DE2657074A1

DE2657074A1 - Volumentrische zahnradmaschine und verfahren fuer ihre herstellung

Info

Publication number: DE2657074A1
Application number: DE19762657074
Authority: DE
Inventors: Georges Bitton
Original assignee: Rexroth Sigma SA
Current assignee: Rexroth Sigma SA
Priority date: 1975-12-16
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1977-06-30
Also published as: FR2335711B1; US4108582A; DE2660714C2; DE2657074C2; FR2335711A1; GB1561740A

Description

Patentanwalts

Dipl. Ing. H. Weickrnann, Dipl. Phy-. D/. K. Finnke

Dipl. Ing. F. A. Weickmann, Dipl. Cham. B. Hüber

& MüncheB SO, Möhlstraße 22

EEXROTH - SIGMA, 91, Boulevard Joliot-Curie 0599 76 B

F-69634 Venissieux
Volumetrische Zahnradraaschine, und Verfahren für ihre Herstellung.

Die Erfindung betrifft die volumetrischen Maschinen (Pumpen und Motoren) mit Zahnrädern, welche ein Umfangsgehäuse, zwei das Gehäuse schließende seitliche Plansche, miteinander kämmende Zahnräder, welche in diesem Gehäuse untergebracht und auf jeder Seite in einem starren Lager gelagert sind, Ausgleichsmittel für das Lager, welche eine zwischen der von den Zahnrädern entfernten Seitenfläche eines jeden Lagers und dem benachbarten Flansch liegende Kammer umfassen, und Mittel, welche in jede Kammer ein Druckmittel einlassen, dessen Druck mit dem Förderdruck der Pumpe oder dem Speisedruck des Motors zunimmt, wobei eine Schulter innerhalb des Gehäuses zwischen den Lagern vorgesehen ist, um den kleinsten Abstand zwischen den beiderseits der Zahnräder liegenden Seitenflächen der Lager auf einen Wert zu begrenzen, welcher grosser als die Breite der Zahnräder ist, wobei der äußere Umriß der Lager sowie der Ausnehmungen des Gehäuses zur Aufnahme der Lager insbesondere kreisförmig ist, umfassen.

Um in derartigen Maschinen einen befriedigenden Wirkungsgrad zu erhalten, muß das Spiel zwischen den Flächen der Zahnräder und denen der beiderseits der Zahnräder liegenden Lager in der arbeitenden Maschine kleiner als ein bestimmter Grenzwert sein. Dieser Grenzwert ist im allgemeinen klein, und die Bearbeitungsgenauigkeiten der verschiedenen Bestandteile der volumetrischen Maschine gestatten nicht, diese Forderung systematisch zu erfüllen. Man muß daher die verschiedenen hergestellten Gehäuse auswählen und sie mit Zahnrädern kombinieren, welche solche Abmessungen haben, daß die Forderung des geringen Spiels zur Erzielung eines guten Wir-

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kungsgrades erfüllt wird. * ψ-

Außerdem hängt der Wirkungsgrad derartiger Maschinen erheblich davon ab, wie die die Zahnräder tragenden Lager abgegli- · chen sind. Jede insbesondere durch während des Arbeitens der Maschine entwickelte hydraulische Drücke erzeugte Verformung dieser Lager ist von für den Wirkungsgrad der Maschine schädlichen Lecken begleitet.

Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige Maschinen so auszubilden, daß sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen, und daß insbesondere ihre Herstellung vereinfacht und ihr Wirkungsgrad verbessert wird.

Eine erfindungsgemäße volumetrische Maschine (Pumpe oder Motor) der oben definierten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der Breite der inneren Schulter des Gehäuses, wenn diese keiner Spannwirkung ausgesetzt ist, und der Breite der Zahnräder größer als ein bestimmter, einem normalen betrieblichen Spiel entsprechender Grenzwert ist, daß sie Mittel zur mechanischen Einspannung der inneren Schulter des Gehäuses zwischen den Lagern und den Planschen aufweist, und daß die Spannmittel eine Spannkraft auszuüben gestatten, welche eine solche elastische Verformung erzeugt, daß dieser Unterschied zwischen der Breite der inneren Schulter und der Breite der Zahnräder auf einen Wert herabgesetzt wird, welcher höchstens gleich dem bestimmten Grenzwert ist, wobei diese Spannkraft in der Maschine im normalen Betrieb vorhanden ist.

Ein Aussuchen zur gegenseitigen Zuordnung der Teile ist dann nicht mehr erforderlich.

Der Unterschied zwischen der Breite der inneren Schulter des Gehäuses vor dem Einspannen und der Breite der Zahnräder beträgt vorzugsweise wenigstens 7/100 Millimeter, wobei der bestimmte Grenzwert kleiner als 7/100 Millimeter ist und insbesondere größenordnungsmäßig 3/100 bis 4/100 Millimeter beträgt.

Zweckmäßig sind einerseits der Unterschied zwischen der Breite der Schulter des Gehäuses vor dem Einspannen und der Breite der Zahnräder und andererseits die Spannmittel so vorgesehen, daß die größte Amplitude der von dem Strömungsmitteldruck herrührenden Kräfte, welcher beim Arbeiten der Maschine auf die Plansche wirkt und auf die Spannmittel übertragen wird, kleiner als ein Drittel

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(1/3) und insbesondere kleiner als ein Viertel (1/4) der ursprünglichen Spannkraft ist. Eine derartige Maßnahme ermöglicht, eine gute Ermüdungsfestigkeit der Spannmittel zu erhalten.

Vorzugsweise erhalten ferner, da die die Zahnräder lagernden Lager der Maschine kreisförmig sind, die Spannmittel die Form von Spannschrauben oder dgl., welche durch die Plansche, die lager und die Schulter treten.

Diese Spannmittel weisen vier Schrauben auf, und

die Schulter enthält vier Durchtrittslöcher für die Schrauben, welche an den Ecken eines Rechtecks in den beiderseits der Zufuhr- und der Abfuhröffnung der Maschine liegenden Zonen der Schulter liegen, welche volle Abschnitte der Schulter bilden, welche praktisch die größten radialen Abmessungen haben.

Zweckmäßig werden diese Durchtrittslöcher so angeordnet, daß sie möglichst weit von den Achsen der Zufuhr- und Abfuhröffnung entfernt sind, wobei eine genügende Dichtigkeit gegenüber den kreisförmigen Aufnahmeausnehmungen der Zahnräder aufrechterhalten wird, insbesondere unter Beibehaltung einer kleinsten Werkstoffdicke zwischen den Durchtrittslöchern und den Aufnahmeausnehmungen der Zahnräder.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist

eine volumetrische Maschine der obigen Art mit kreisförmigen Lagern zur Lagerung der Zahnräder durch Mittel zum mechanischen Einspannen der inneren Schulter des Gehäuses zwischen den Lagern und den Flanschen gekennzeichnet, wobei die zwischen der von den Zahnrädern entfernten Seitenfläche eines jeden Lagers und dem benachbarten Flansch vorgesehenen Mittel für den hydraulischen Ausgleich eine Hauptkammer umfassen, welche in Bezug auf die durch die Achsen der Zahnräder gehende Ebene vollständig auf der Seite der Drucköffnung der Maschine liegt und zwei seitliche Fortsätze beiderseits einer

mittleren etwa rechteckigen Zone aufweist, wobei diese Kammer/einer unter Druck stehenden Zone der Maschine verbunden ist und dicht durch eine Dichtung begrenzt wird, welche ihren Umfang einfaßt und zwischen dem Lager und dem benachbarten Flansch eingespannt ist.

Zweckmäßig umfassen die Ausgleichsmittel insbesondere kreisförmige Hilfskammern, welche zwischen den Bohrungen für den Durchtritt der Wellen der Zahnräder und dem äußeren Umriß der Lager in der Fähe der durch die Achsen der Zahnräder gehenden

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Ebene liegen. '£.

Diese Hilfskammern sind voneinander isoliert und je mit der in der Nähe der Zahnräder liegenden Seite des lagers durch einen Kanal verbunden, welcher zu dieser Seite senkrecht liegt und in die Hilfskammer mündet.

Zweckmäßig werden an den beiden Enden der Portsätze der Hauptkammer zwei Hilfskammern vorgesehen, welche beiderseits der durch die Achsen der Zahnräder gehenden Ebene liegen.

Die Kammern können entweder durch Pressen an den Lagern oder durch Ausschneiden einer zwischen den Lagern und den Flanschen angebrachten Zwischenplatte hergestellt werden.

In dem Fall eines Motors werden zweckmäßig die Kammern zum Ausgleich der hydraulischen Kräfte symmetrisch in Bezug auf die durch die Achsen der Zahnräder gehende Ebene vorgesehen, so daß der Motor in beiden Drehrichtungen richtig arbeiten kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer volumetrischen Zahnradmaschine der oben definierten Art.

Gemäß diesem Verfahren stellt man ein Maschinengehäuse mit einer inneren Schulter und die Verzahnungen der Maschine bildende Zahnräder her, und man gibt der Breite der inneren Schulter des Gehäuses und der Breite der Zahnräder solche Werte, daß der Unterschied zwischen der Breite der Schulter, wenn diese nicht eingespannt ist, und der Breite der Zahnräder größer als ein dem normalen betrieblichen Spiel entsprechender bestimmter Grenzwert ist, wobei Mittel für die mechanische Einspannung der inneren Schulter des Gehäuses zwischen den Lagern und den Flanschen vorgesehen werden, worauf die verschiedenen Bestandteile der Maschine zusammengebaut werden und durch die Spannmittel eine Kraft ausgeübt wird, welche eine solche elastische Verformung erzeugt, daß dieser Unterschied zwischen der Breite der inneren Schulter und der Breite der Zahnräder auf einen Wert verringert wird, welcher höchstens gleich dem bestimmten Grenzwert ist.

Man kontrolliert diese Spannkraft mit Hilfe von Mitteln, welche gestatten, die Verschiebungen der Welle der Maschine bei dem Spannvorgang zu verfolgen.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 ist ein teilweise schematischer Axialschnitt

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einer betriebsfertigen erfindungsgemäßen Maschine.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1, z.T. in Ansicht und unter Wegbrechung von Teilen.

Fig. 3 ist eine von der rechten Seite der Fig. 1 gesehene Ansicht, wobei der hintere Flansch und das hintere Lager der Maschine entfernt sind.

Fig. 4 ist eine Ansicht von der linken Seite der Fig. 1, wobei der vordere Flansch entfernt ist.

Insbesondere in Fig. 1 und 2 sieht man eine volumetrische Zahnradmaschine für Flüssigkeiten, von welcher zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen ist, daß sie eine Pumpe ist, sie kann jedoch auch ein Flüssigkeitsmotor sein.

Die Pumpe 1 enthält ein Umfangsgehäuse 2, zwei das Gehäuse abschließende seitliche Flansche 3 und 4 und zwei miteinander kämmende Zahnräder 5» 6. Diese Zahnräder sind drehfest mit Wellen 7 bzw. 8 verbunden, welche auf jeder Seite der Zahnräder in einem starren einstückigen Lager 9, 10 gelagert sind. Insbesondere das Zahnrad 5 bildet ein Stück mit der Welle 7. In den Lagern sind zur Lagerung der Welle Nadellager 11 angeordnet.

Die Welle 7 springt aus der Maschine vor und tritt durch den Flansch 3, welcher nachstehend vorderer Flansch genannt ist, während der Flansch 4 der hintere Flansch ist.

Wie in Fig. 4 sichtbar, haben die Lager 9 und 10 einen kreisförmigen äußeren Umriß 9b, bzw. 10b_. Die Ausnehmungen 12 und 13 des Gehäuses 2 zur Aufnahme der Lager 9 und 10 haben ebenfalls kreisförmige innere Umrisse.

Es sind Mittel B für den hydraulischen Ausgleich eines jeden Lagers vorgesehen. Sie enthalten eine zwischen der von den Zahnrädern entfernten Seitenfläche eines jeden Lagers und dem benachbarten Flansch 3 bzw. 4 liegende Kammer 14 bzw. 15 (Fig. 2 und 4).

Es sind Mittel vorgesehen, um jeder Kammer in der Förderzone der Zahnräder 5 und 6 entnommene Flüssigkeit zuzuführen.

Der Druck der entnommenen Flüssigkeit nimmt daher mit dem Förderdruck der Pumpe zu. Diese Mittel umfassen eine Leitung 16, 17 (Fig. 2), welche durch die Lager 9 bzw. 10 tritt und senkrecht zu den Flächen dieses Lagers liegt. Diese Leitungen münden in kreisförmige Ausnehmungen 18 bzw. 19, welche in den den Zahnrä-

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dem benachbarten Flächen 20, 21 der Lager vorgesehen sind. Die Achsen der leitungen 16, 17 liegen praktisch in einer Flucht, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Außerdem liegen, wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, diese Leitungen in Bezug auf die durch die Achsen der Zahnräder gehende Ebene P auf der Seite der unter Druck stehenden Öffnung 22 der Maschine. Bei einer Pumpe ist diese Öffnung 22 die Förderöffnung und bei einem Motor die Speiseöffnung. Die andere Öffnung 23 der Pumpe ist die Saugöffnung.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine Schulter 24 zwischen den Lagern 9 und 10 vorgesehen, um den kleinsten Abstand zwischen den beiderseits der Zahnräder liegenden Seitenflächen 20, 21 der Lager auf einen Wert zu begrenzen, welcher größer als die Breite e_ der Zahnräder ist.

Wenn die Maschine arbeitet, muß das Spiel j, zwischen den Seitenflächen der Zahnräder 5 und 6 und den benachbarten Seitenflächen 20, 21 der Lager kleiner als ein bestimmter Grenzwert h sein, damit die Maschine einen befriedigenden Wirkungsgrad hat.

Wenn man mit 1. die Dicke der Schulter 24 in der arbeitenden Maschine und mit e_ die Dicke der Zahnräder 5 und 6 bezeichnet, hat man die Beziehung:

Für ein richtiges Arbeiten sollte man haben:

Ig £■·

Dieser Wert h ist im allgemeinen kleiner als 7/100

Millimeter und beträgt insbesondere größenordnungsmäßig 3/100 Millimeter.

Diese Bedingung ist praktisch schwer zu erfüllen, und es müssen im allgemeinen zueinander passende Gehäuse 2 und Zahnräder 4 und 5 ausgesucht werden. Die Gehäuse 2 werden nach der gemessenen Breite ihrer Schulter und die Zahnräder nach ihrer gemessenen Breite e_ geordnet. Man ordnet dann ein Gehäuse 2 und Zahnräder 4 und 5 einander zu, deren Breiten der obigen Bedingung genügen.

Dies ist ein bedeutender Uachteil, welchen die Erfindung in Fortfall zu bringen oder wenigstens beträchtlich zu verringern gestattet.

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Er findungs genial gibt man der Schulter 24 des Gehäuses 2 eine solche Breite 1, daß, wenn diese Schulter keiner Spannwirkung ausgesetzt ist, der Unterschied zwischen dieser Breite 1 und der Breite e_ der Zahnräder größer als der einem normalen betrieblichen Spiel der Pumpe entsprechende bestimmte Grenzwert h ist, und man versieht die Maschine mit Mitteln S zur mechanischen Einspannung der inneren Schulter 24 zwischen den Lagern 9 und 10 und den Planschen 3 und 4, wobei diese Spannmittel S eine Spannkraft ausüben können, welche eine solche elastische Verformung erzeugt, daß dieser Unterschied 1 - e_ zwischen der Breite der inneren Schulter 24 und der Breite der Zahnräder 5 und 6 auf einen Wert 1. - e herabgesetzt wird, welcher höchstens gleich dem bestimmten Grenzwert h ist, wobei diese Spannkraft in der Maschine im norma- ■ len Betrieb vorhanden ist.

In Fig. 1 und 2 ist angenommen, daß die Schulter 24 zusammengedrückt ist und die Breite 1, hat, welche kleiner als ihre Breite 1 ist, wenn sie keiner Spannkraft unterworfen ist.

Der Unterschied 1 - e zwischen der Breite der Schulter 24 vor der Einspannung und der Breite der Zahnräder 5 und 6 beträgt wenigstens 7/100 mm.

Die Spannmittel 5 haben zweckmäßig die Form von Schrauben 25, deren Köpfe in dem rechten Teil der Fig. 1 und 2 sichtbar sind und sich an dem Flansch 4 abstützen. Diese Schrauben treten nacheinander durch den Flansch 4, das Lager 10, die Schulter 24, das Lager 9· Das Gewindeende 26 der Schrauben 25 (Fig. 2) ist in eine Gewindebohrung 27 des Flansche 3 eingeschraubt.

Wie in Fig. 3 sichtbar, weist die Schulter 24 vier Durchtrittslöcher 28 für die Schrauben 25 auf. Diese Löcher liegen an den Ecken eines Rechtecks in den beiderseits der Zufuhr- und Abfuhröffnung 23, 22 der Maschine liegenden Zonen der Schulter 24. Diese Zonen 29 bilden volle Abschnitte der Schulter, welche praktisch die größten radialen Abmessungen d dieser Schulter haben.

Wie nämlich aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Schulter 24 außen durch einen kreisförmigen Umriß und innen durch einen Umriß begrenzt, dessen einer Abschnitt etwa die Form der Zahl "8" hat und durch die beiden kreisförmigen, einander schneidenden Ausnehmungen zur Aufnahme der Zahnräder 5 und 6 gebildet wird. Ein anderer kreisbogenförmiger konkaver Abschnitt 30 verbindet auf jeder

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Seite der Ebene P die oberen vjid die unteren Abschnitte des Umrisses in Form einer "8", so daß die innere Öffnung der Schulter 24 an der Stelle der Öffnungen 22 und 23 vergrößert wird.

Dieser nach innen konkave Abschnitt schneidet die oberen und die unteren Abschnitte des Umrisses in Form einer "8" an Punkten 31·

Die Durchtrittslöcher 28 werden möglichst weit von den Achsen der Öffnungen 22 und 23 angeordnet, wobei eine genügende Abdichtung gegen die kreisförmigen Ausnehmungen aufrechterhalten wird, in welchen die Zahnräder 5 und 6 angeordnet sind. Hierfür wird eine kleinste Werkstoffdicke zwischen den Durchtrittslöchern 28 und den Ausnehmungen beibehalten.

Die Durchtrittslöcher 28 liegen zweckmäßig etwa tangential zu der Innenwand der Ausnehmungen 12 und 13 des Gehäuses zur Aufnahme der Lager.

Das Gehäuse 2 hat eine solche axiale Abmessung f

(Fig. 1), daß bei zusammengebauter Maschine, d.h. nach Einspannung der Schulter 24 zwischen den Lagern 9 und 10 mittels der Schrauben 25, ein Spiel ± zwischen jeder Abschlußfläche des Gehäuses 2 und der benachbarten Fläche des Lagers bestehen bleibt.

An jedem Ende des Gehäuses 2 ist ein Dichtungsring 32 zwischen i>mi und dem benachbarten Flansch vorgesehen, um einen dichten Verschluß des Gehäuses durch den Flansch zu gewährleisten. Durch den vorderen Flansch 3 tritt die Ausgangswelle 7 der Maschine. Eine mit einer eine Dichtungslippe 33a aufweisenden Dichtung versehene Abschlußplatte 33 umgibt die Welle 7 und ist an dem Flansch 3 befestigt. Zwischen der Platte 33 und dem Flansch ist eine ringförmige Kammer 34 (Fig. 1) um die Welle 7 herum gebildet. Zwei Leitungen 34a, 34b (siehe Fig. 2) treten durch den Flansch 3 und setzen die Kammer 34 mit der dem Lager 9 benachbarten Seite des Flanschs in Verbindung. Die in Bezug auf die Ebene P auf der Seite der unter Druck stehenden Öffnung liegende Leitung, d.h. die auf der Seite der Förderöffnung 22 liegende Leitung 34b, ist dicht durch ein Verschlußglied oder einen Stöpsel £ verschlossen. Die andere Leitung 34a bleibt in dem vorliegenden Fall offen. Die dem Flansch 3 benachbarte Seite des Lagers 9 weist eine ringförmige Aussparung 35 auf, welche durch eine Leitung 36 mit der den Zahnrädern benachbarten Seite 20 des Lagers 9 verbunden ist. Diese Seite 20 besitzt

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eine radiale Nut 37 (Fig. 2 und 3) für die Rückführung der leckströmungen zu der Saugöffnung 23.

er

Die Leitung 34a mündet in die Aussparung 35» so

daß die Leckströmungen, welche sich in der ringförmigen Kammer 34 ansammeln konnten, zu der Saugöffnung abgeführt werden. Der Druck kann daher nicht in der Kammer 34 ansteigen. Ein derartiger Druckanstieg würde die Gefahr einer Zerstörung der Dichtung 33a mit sich bringen.

Das andere Ende der Welle 7 ist in einer Bohrung 38 des Flanschs 4 gelagert. Leitungen 38a, 38b verbinden diese Bohrung 38 mit Zonen der dem Lager 10 (Fig. 2) benachbarten Seite 21 des Flanschs 4. Die Leitung 38b, welche in dem vorliegenden.Fall in Bezug auf die Ebene P auf der Seite der unter Druck stehenden Öffnung 22 liegt, ist durch ein Verschlußglied £ verschlossen. Die andere Leitung 38a mündet in eine der Aussparung 35 ähnliche kreisförmige Aussparung 35' des Lagers 10. Diese Aussparung 35' ist mit der Saugöffnung 23 durch eine durch das Lager 10 tretende Leitung 36' und eine der Nut 37 gleiche Nut 37' verbunden, welche in der dem Zahnrad benachbarten Seite 21 des Lagers 10 vorgesehen ist.

Jede Leitung 38a, 38b weist, wie in Fig. 1 sichtbar, eine Blindbohrung auf, welche von der Innenfläche des Lagers 4 ausgeht und zu dieser senkrecht ist. Eine in diese Blindbohrung mündende schräge Bohrung 39 verbindet die Kammer 38 mit dieser Blindbohrung.

Dieses Leitungssystem gestattet, einen Druckanstieg in der Kammer 38 durch im Betrieb auftretende Lecke zu verhindern.

Beiderseits der Schulter 24 sind Vertiefungen 12a, 13a in der Wand der Ausnehmungen 12 und 13 so vorgesehen, daß ringförmige Ifuten zur Rückgewinnung der Leckströmungen und für ihre Rückführung zu der Saugseite über die .Nuten 37, 37' entstehen. Diese Vertiefungen 12a, 13a bilden Mittel zur Druckentlastung beiderseits der inneren Schulter 24.

In den Lagern 9 und 10 sind Längsnuten 40, 40'

vorgesehen, welche mit Stiften 41, 41' zusammenwirken, welche in dem Gehäuse 2 angeordnet sind und in die Ifuten vorspringen, um eine richtige Stellung der Lager gegenüber dem Gehäuse zu gewährleisten.

Ebenso ist ein Stift 42 (Fig. 2) in dem Flansch

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vorgesehen, welcher an der Innenfläche desselben so vorspringt, daß er in die Nut 40 des Lagers 9 eingreifen kann, was die riehtige Einstellung des Flansche gegenüber dem Lager gewährleistet.

Die Spannschrauben 25 sind reichlich bemessen,

und der Unterschied zwischen der Breite 1 der Schulter 24 des Gehäuses vor der Einspannung und der Breite e_ der Zahnräder 4 und 5 ist so gewählt, daß die größte Amplitude der von dem Strömungsmitteldruck beim Arbeiten der Maschine herrührenden, auf die Plansche ausgeübten und auf die Schrauben 25 übertragenen Kräfte kleiner als ein Drittel (1/3) und insbesondere kleiner als ein Viertel (1/4) der ursprünglichen Spannkraft ist.

Als nicht begrenzendes Zahlenbeispiel sei angegeben, daß bei einer ausgeführten Maschine, bei welcher die durch jede Schraube ausgeübte mechanische Spannkraft größenordnungsmäßig 7350 Dekanewton betrug, während die beim Arbeiten der Maschine auf jede Schraube übertragene hydraulische Kraft größenordnungsmässig 1625 Dekanewton für einen Förderdruck von größenordnungsmäßig 210 Bar betrug.

Die zusätzlichen veränderlichen Kräfte, welche

von den Änderungen der Strömungsmitteldrucks in der Maschine herrühren, je nachdem, ob diese belastet ist oder leerläuft, sind daher verhältnismäßig klein gegenüber der ursprünglichen Beanspruchung der Schraube, was eine gute Ermüdungsfestigkeit der Schrauben 25 ergibt.

Die oben bereits erwähnten Ausgleichsmittel B der Lager 9 und 10 ermöglichen die Vornahme eines allmählichen Ausgleichs nach Maßgabe des Druckanstiegs der geförderten Flüssigkeit.

Diese Ausgleichsmittel umfassen die bereits erwähnten Kammern 14 und 15, deren jede eine Hauptkammer dieser Ausgleichsmittel bildet.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung haben diese Kammern 14 und 15 eine genau bestimmte Form zur Verringerung oder Vermeidung der Verformungen der Lager infolge der hydraulischen Kräfte, indem sie einen guten Ausgleich dieser Kräfte bewirken.

Hierfür liegen, wie deutlich aus Fig. 4 hervorgeht, die Kammern 14 und 15 in Bezug auf die durch die Achsen der Zahnräder gehende Ebene P vollständig auf der Seite der Drucköff-

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nung 22 der Maschine. Die Räv-ue zwischen den Zähnen der Zahnräder, in welchen die Flüssigkeit unter Druck steht, liegen nämlich im wesentlichen auf dieser Seite in Bezug auf die Ebene P.

Die Kammer 14 hat einen in Pig. 4 deutlich sichtbaren C-förmigen Umriß. Diese Kammer weist eine mittlere, etwa rechteckige Zone und zwei beiderseits der mittleren Zone liegende querliegende Portsätze 43, 44 auf. Die Fortsätze 43, 44 haben eine gebogene Form und passen sich einem Teil des Umfangs der in dem Lager 9 für den Durchtritt der Wellen 7 und 8 vorgesehenen Bohrungen an.

Eine Dichtung 45 faßt den Umriß C ein und gewährleistet einen dichten Verschluß einer jeden Kammer 14, 15 zwischen dem Lager und dem Flansch.

Die Ausgleichsmittel E umfassen zweckmäßig kreisförmige Hilfskammern 46, 47, 48 und 49 (Fig. 4). Diese Hilfskammern sind voneinander isoliert und je mit der in der Nähe des Zahnrads liegenden Fläche des Lagers durch einen Kanal 46a bzw. 47a bzw. 48a bzw. 49a verbunden, welcher senkrecht zu dieser Fläche des Lagers liegt und durch das Lager tritt.

Jede Hilfskammer 46 ist dicht durch einen zwischen

dem Flansch und dem Lager eingespannten Dichtungsring 50 abgeschlossen. Die Haupt aus gle ichskammem 14, 15 und die Hilfskammern 46 sind bei der dargestellten Ausführungsform unmittelbar in der Fläche des Lagers ausgearbeitet, insbesondere durch Pressen.

Gemäß einer Ausf ührungsabWandlung können diese Kammern durch Ausschneiden von Öffnungen in einer zwischen dem Flansch und dem Lager angeordneten Zwischenplatte hergestellt werden.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind zwei Hilfskammern

46 und 47 einerseits und 48 und 49 andererseits jenseits der beiden Enden der querliegenden Fortsätze 43, 44 der Hauptkammer vorgesehen. Die Kammern 46 und 47 sind beiderseits der Ebene P angeordnet, und zwar vorzugsweise symmetrisch. Das gleiche gilt für die Kammern und 49.

Diese Hilfskammern empfangen Flüssigkeit, deren

Druck gleich dem Druck der auf der entgegengesetzten Seite des Lagers zwischen den Zähnen des Zahnrads befindlichen Flüssigkeit ist. Die von dem Flüssigkeitsdruck in den Hilfskammern entwickelte Kraft

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ermöglicht also,das hydraulische Gleichgewicht zu vollenden.

Venn nämlich die Hauptkammer 14 bis zu den aus-

sersten Hilfskammern 49 und 47 reichen würde, würde eine zu große hydraulische Ausgleichskraft entwickelt werden, da für einen der Stellung der Hilfskammern 47, 49 entsprechenden Polarwinkel der Druck der Flüssigkeit zwischen den Zahnradzähnen noch nicht den größten, dem Förderdruck entsprechenden Wert erreicht-hat.

Falls die Maschine ein Motor ist, welcher in beiden Drehrichtungen arbeiten soll, ist es zweckmäßig, zwei zueinander in Bezug auf die Ebene P symmetrische Hauptausgleichskammern vorzusehen, so daß der hydraulische Ausgleich bei beliebigem Drehsinn des Motors sichergestellt ist. Eine einzige dieser Hauptkammern wird für einen bestimmten Drehsinn des Motors wirksam.

Die Zeichnung zeigt eine Pumpe mit einem Drehsinn nach links, d.h. in Fig. 3 muß sich das obere Zahnrad 4 im Uhrzeigersinn drehen.

Zur Herstellung einer Pumpe mit einem Drehsinn nach rechts muß man:

- die durch das Gehäuse 2 und die Lager 9 und 10 gebildete Anordnung um eine in der Ebene P liegende und durch das Zentrum des Gehäuses 2 gehende lotrechte Achse verschwenken;

- den Stift 42 zur Festlegung der Lage des vorderen Flansche 3 und die Verschlußglieder o_ gegen Leckströmungen auf der richtigen Seite anbringen, d.h. der Stift zur Einstellung der Lage wird auf der Saugseite eingesetzt, und die Leckverschlußglieder £ werden auf der Förderseite angebracht.

Der Austritt der Welle 7 liegt stets auf der in Fig. 1 dargestellten Seite.

Der Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Maschine erfolgt folgendermaßen.

Vor dem Zusammenbau der Maschine bestimmt man den Unterschied zwischen der Breite 1 der Schulter 24 vor der Einspannung und der Breite e_ der Zahnräder 5 und 6.

Dieser Unterscheid 1 - £ bestimmt das G-esamtspiel

zwischen den Flächen der Zahnräder und den benachbarten Flächen der Lager vor der Einspannung.

Dieser Wert 1 - £ liegt im allgemeinen zwischen OP7 und 0,11 Millimeter mit den BearbeitungsSchwankungen der Breite der

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Schulter 24 "und der Breite de ν Zahnräder 5 und 6 entsprechenden Schwankungen.

Hierauf wird die gesamte Maschine zusammengebaut. Den Schrauben 25 wird eine Vorspannung erteilt, welche nicht ausreicht, um eine merkliche elastische Verformung der Schulter 24 zu bewirken.

Hierauf bringt man Meßmittel an, z.B. einen mikrometrischen Komparator, um die axiale Verschiebung der Welle 7 gegenüber dem vorderen Plansch 3 zu verfolgen.

Hierauf werden die vier Schrauben 25 mit dem gleichen Moment angezogen, was ein einer Verringerung des axialen Spiels entsprechende Verschiebung der Lager 9 und 10 erzeugt.

Einer Verschiebung δ entspricht eine Verringerung der Breite 1 der Schulter 24.

Das axiale Spiel zwischen den Flächen der Lager und der Zahnräder beträgt j = 1-e vor dem Pestspannen.

Bs wird nun eine solche Festspannung vorgenommen, daß das Spiel jj/ nach dem Festspannen höchstens gleich dem Grenzwert h:

y^. h

Hieraus leitet man den herzustellenden kleinsten Wert der Verschiebung δ der Welle 7 ab.

Man nimmt die Einspannung vor, bis dieser Wert der Verschiebung δ erreicht ist und von dem mikrometrischen Komparator angezeigt wird.

Im allgemeinen wird die Ausbildung so getroffen, daß die beim Festziehen der Schrauben 25 zu messende Verschiebung der Welle 7 größenordnungsmäßig 30 bis 40 Mikron (3/100 bis 4/100 Millimeter) beträgt.

Dank der Erfindung ist es nicht mehr nötig, eine stets lästige Zuordnung zwischen den Gehäusen 2 und den Zahnrädern 5 und 6 vorzunehmen, um zwischen den Seiten der Lager und den Seiten der Zahnräder ein unter dem Grenzwert h liegendes betriebliches Spiel zu erhalten.

Die Bearbeitungsschwankungen werden sozusagen durch Veränderung der Spannwirkung der Schrauben 25, welche eine mehr oder weniger starke Zusammendrückung der Schulter 24 bewirkt, "ausge-

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0599 76 B löscht". -

Die Erfindung gestattet also, ein bestes axiales betriebliches Spiel zur Erzielung eines guten volumetrischen Wirkungsgrades zu erhalten, und zwar selbst bei hohen Drücken.

Da die Plansche 3 und 4 beim Zusammenbau durch die Schrauben 25 genau an die Lager 9 und 10 angedrückt werden, ist kein besonderes System zur Vermeidung der Austreibung der Dichtungen 45 und 50 vorzusehen, welche die Hauptkammern und die Hilfskammern für den hydraulischen Ausgleich umgeben.

Diese genaue Anlage der Lager an der mittleren Schulter des Gehäuses verhindert die Abnutzungen erzeugenden Mikrοverschiebungen.

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Claims

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au ;; p R ti ο η ε

Volumetrische Maschine (Pumpe oder MotorJ mit Zahnrädern mit einem Umfangsgehäuse, zwei seitlichen, das Gehäuse schließenden Flanschen, miteinander kämmenden Zahnrädern, welche in dem Gehäuse untergebracht und auf jeder Seite in einem starren

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Lager gelagert sind, Ausgleichsmitteln für das Lager mit einer zwischen der von den Zahnrädern entfernten Seitenfläche eines jeden Lagers und dem benachbarten Plansch liegenden Kammer und Mitteln, welche jeder Kammer ein Druckmittel zuführen, dessen Druck mit dem Förderdruck der Pumpe oder dem Speisedruck des Motors zunimmt, wobei eine Schulteifinnerhalb des Gehäuses zwischen den Lagern vorgesehen ist, welche den kleinsten Abstand zwischen den Seitenflächen der beiderseits der Zahnräder liegenden Lager auf einen Wert begrenzt, welcher größer als die Breite des Zahnrads ist, wobei der äußere Umriß der Lager sowie der der Ausnehmungen des Gehäuses zur Aufnahme dieser Lager insbesondere kreisförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der Breite der keiner Spannwirkung ausgesetzten inneren Schulter (24) des Gehäuses und der Breite der Zahnräder (5, 6) größer als ein dem normalen betrieblichen Spiel entsprechender bestimmter Grenzwert (h) ist, daß Mittel zur mechanischen Einspannung (S) der inneren Schulter (24) des Gehäuses zwischen den Lagern (9» 10) und den Planschen (3> 4) vorgesehen sind,und daß die Spannmittel (S) so ausgebildet sind, daß sie eine Spannkraft ausüben können, welche eine solche elastische Verformung erzeugt, daß dieser Unterschied zwischen der Breite der inneren Schulter und der Breite der Zahnräder auf einen Wert herabgesetzt wird, welcher höchstens gleich dem bestimmten Grenzwert ist, wobei eine derartige Spannkraft vorhanden ist, wenn die Maschine normal arbeitet.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der Breite der keiner Spannwirkung ausgesetzten inneren Schulter (24) des Gehäuses und der Breite der Zahnräder (5, 6) wenigstens 7/100 Millimeter beträgt, wobei der bestimmte Grenzwert (h) kleiner als 7/100 Millimeter ist und insbesondere größenordnungsmäßig 3/100 bis 4/100 Millimeter beträgt.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Unterschied zwischen der Breite der keiner Spannwirkung ausgesetzten Schulter (24) des Gehäuses und

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der Breite der Zahnräder (5 uud 6) und andererseits die Spannmittel (S) so vorgesehen sind, daß die größte Amplitude der im Betrieb der Maschine von dem Druck des Strömungsmittels herrührenden, auf die Plansche (3> 4) ausgeübten und auf die Spannmittel (S) übertragenen Kräfte kleiner als ein Drittel (1/3) und insbesondere kleiner als ein Viertel (1/4) der ursprünglichen Spannkraft ist.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Lager kreisförmig sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel durch Spannschrauben (25) oder dgl. gebildet werden, welche durch die Plansche (3, 4), die Lager (9, 10) und die Schulter (24) treten.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel vier Schrauben (25) umfassen,und daß die Schulter (24) vier Durchtrittslöcher (28) für die Schrauben aufweist, welche an den Ecken eines Rechtecks in beiderseits der Zufuhr- und Abfuhröffnung (22 bzw. 23) der Maschine liegenden Zonen (29) der Schulter liegen, wobei diese Zonen (29) volle Abschnitte der Schulter (24) bilden, welche praktisch die größten radialen Abmessungen (d) haben.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittslöcher (28) möglichst weit von den Achsen der Zufuhr- und Abfuhröffnungen (22, 23) angeordnet sind und insbesondere tangential zu der Innenwand des Gehäuses liegen, wobei jedoch die Anordnung dieser Löcher gestattet, eine genügende Dichtigkeit gegenüber den kreisförmigen Ausnehmungen aufrechtzuerhalten, in welchen die Zahnräder angeordnet sind.
7. Volumetrische Maschine (Pumpe oder Motor) mit Zahnrädern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Umfangsgehäuse, zwei seitlichen, das Gehäuse abschliessenden Planschen, miteinander kämmenden Zahnrädern, welche in dem Gehäuse untergebracht und auf jeder Seite in einem starren Lager gelagert sind, Ausgleichsmittellnfür das Lager mit einer zwischen der von den Zahnrädern entfernten Seitenfläche eines jeden Lagers und dem benachbarten Plansch liegenden Kammer und Mitteln zur Zufuhr eines Druckmittels zu jeder Kammer, dessen Druck mit dem Förderdruck der Pumpe oder dem Speisedruck des Motors zunimmt, wobei eine Schulter innerhalb des Gehäuses zwischen den Lagern vorgesehen ist, welche den kleinsten Abstand zwischen den beiderseits der Zahnräder lie-

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genden Seitenflächen der lager auf einen Wert begrenzt, welcher größer als die Breite der Zahnräder ist, wobei der äußere Umriß der Lager sowie der der Ausnehmungen des Gehäuses zur Aufnahme dieser Lager kreisförmig ist, gekennzeichnet durch Mittel (S) zum mechanischen Einspannen der inneren Schulter (24) des Gehäuses zwischen den Lagern (9, 10) und den Flanschen (3» 4), wobei die zwischen der von den Zahnrädern entfernten Seitenfläche eines jeden Lagers und dem benachbarten Plansch liegenden hydraulischen Ausgleichsmittel (E) eine Hauptkammer (14, 15) aufweisen, welche in Bezug auf die durch die Achsen der Zahnräder gehende Ebene (P) vollständig auf der Seite der Drucköffnung (22) der Maschine liegt und zwei beiderseits einer etwa rechteckigen mittleren Zone liegende querliegende Portsätze (43, 44) besitzt, wobei jede Haupt- . kammer mit einer unter Druck stehenden Zone der Maschine verbunden ist und dicht durch eine Dichtung (45) begrenzt wird, welche ihren Umriß einfaßt und zwischen dem Lager und dem benachbarten Flansch eingespannt ist.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmittel insbesondere kreisförmige Hilfskammern (46, 47, 48, 49) umfassen, welche zwischen den Bohrungen für den Durchtritt der Wellen der Zahnräder und dem äußeren Umriß der Lager in der Nähe der durch die Achsen der Zahnräder gehenden Ebene (P) liegen, voneinander isoliert sind und je mit der in der Nähe der Zahnräder liegenden Seite des Lagers durch einen Kanal (46a, 47a, 48a, 49a) verbunden sind, welcher zu dieser Seite senkrecht liegt und in die Hilfskammer mündet.
9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie an den Enden der Fortsätze (43, 44) einer jeden Hauptkammer (14» 15) zwei beiderseits der durch die Achsen der Zahnräder gehenden Ebene (P) liegende Hilfskammern (46, 47.und 48, 49) aufweist.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zwei Anordnungen von Leitungen (34a, 38a und 34b, 38b) zur Abfuhr der in den beiden Kammern (34» 38) ankommenden Leckströmungen, von denen die eine (34) die Welle (7) der Maschine zwischen einem Flansch (3), durch welchen diese Welle tritt, und einer Abschlußplatte (33)» durch welche diese Welle ebenfalls tritt, umgibt, während die andere (38) in dem anderen Flansch (4) liegt und ein Ende der Welle (7) aufnimmt, wobei diejenige (34b_, 38b)

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dieser Anordnungen, welche au.¹, der Druckseite der Maschine liegt, durch Verschlußglieder (ο) verschlossen wird, während die andere Anordnung (34a, 38a), welche auf der nicht unter Druck stehenden Seite der Maschine liegt, offen ist und die Abfuhr der Leckströmungen bewirkt.
11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 -bis 10, gekennzeichnet durch Druckentlastungsmittel beiderseits der inneren Schulter (24), welche insbesondere kreisförmige Muten bildende Aussparungen (12a, 13a) in der Wand der Ausnehmungen (12, 13) der Lager bilden, wobei diese Aussparungen beiderseits der Schulter (24) liegen und mit der Miederdrucköffnung (Saugöffnung bei einer Pumpe, Auslaßöffnung bei einem Motor) insbesondere durch radiale Nuten (37, 37') in Verbindung stehen, welche in der an der Schulter anliegenden Seite eines jeden Lagers vorgesehen sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Maschinengehäuse mit einer inneren Schulter vorbereitet, daß man Zahnräder zur Bildung der Verzahnungen der Maschine vorbereitet, daß man der Breite der inneren Schulter des Gehäuses und der Breite der Zahnräder solche Werte gibt, daß der Unterschied zwischen der Breite der keiner Spannwirkung ausgesetzten Schulter und der Breite der Zahnräder größer als ein bestimmter, einem normalen betrieblichen Spiel entsprechender G-renzwert ist, daß man Mittel zur mechanischen Einspannung der inneren Schulter des Gehäuses zwischen den Lagern und den Planschen vorsieht, daß man die verschiedenen Bestandteile der Maschine zusammenbaut, und daß man durch die Spannmittel eine Kraft ausüben läßt, welche eine solche elastische Verformung erzeugt, daß der Unterschied zwischen der Breite der inneren Schulter und der Breite der Zahnräder auf einen Wert herabgesetzt wird, welcher höchstens gleich dem bestimmten Grenzwert ist, und daß insbesondere diese Spannkraft mit Hilfe von Mitteln kontrolliert wird, welche gestatten, die Verschiebungen der Welle der Maschine bei dem Spannvorgang gegenüber dem Plansch, durch welchen die Welle tritt, zu verfolgen.

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