DE2954546C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine, ins­ besondere eine Innenzahnradpumpe, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Innenzahnradpumpe der vorstehend beschriebenen Art ist bekannt (DE-OS 25 33 646; DE-OS 26 06 082). Bei dieser bekannten Zahnradmaschine wird das Füllstück durch zwei Füllstückteile gebildet, die man sich durch eine hälftige Teilung eines ganzen Füllstückes ent­ standen denken kann. Durch diese Teilung wird erreicht, daß aufgrund des zwischen den Füllstückteilen herrschenden Druckes die Füllstückteile getrennt voneinander an die Zahnköpfe der zugeordneten Zahnräder angelegt werden und auf diese Weise die radialen Lageveränderungen der gegeneinander abzudichtenden Teile der Maschine unab­ hängig voneinander kompensiert werden können. Die Füll­ stückteile stützen sich mit ihren dem Füllstückstift zugewendeten Abstützflächen auf einer ebenen Abflachung der Füllstückstifte ab und übertragen auf diesen die resultierenden Flüssigkeitskräfte, die die Füllstückteile aus dem Kontakt mit Ritzel und Hohlrad entgegen der Drehrichtung der Zahnräder hinauszudrücken versuchen.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Drehwirkung eines geteilten Füllstückes der hier zur Rede stehenden Art an den Zahnköpfen trotz der individuellen Beweglichkeit der Füllstückteile noch unzureichend ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, an einer Innenzahnrad­ maschine der eingangs beschriebenen Art eine optimale Dichtwirkung des geteilten Füllstückes zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Die Schrägflächen, die keilförmig den Trennflächenraum teilweise begrenzen, liegen vorzugsweise parallel zur Längsachse des Füllstückstiftes, so daß die von der Dicht­ walze auf die Schrägflächen ausgeübte Keilwirkung zu einer gleichförmigen Belastung der Füllstückteile in Richtung auf die Zahnköpfe führt. Mit Vorteil sind zwei Trenn­ flächenräume mit je einer Dichtwalze vorgesehen, um die von den Dichtwalzen ausgeübte Keilwirkung in Längs­ richtung des Füllstückes etwas zu verteilen. Zweck­ mäßigerweise weisen die keilförmig zueinander stehenden Schrägflächen mit der Keilspitze zum Füllstückstift, so daß insbesondere die dickeren Bereiche der Füllstück­ teile durch die Keilwirkung auseinandergedrückt werden und längs der Abflachung des Füllstückstiftes ver­ schoben werden können.

Die Dichtwalze wird zweckmäßigerweise durch eine Blatt­ feder in Richtung auf die Schrägflächen beaufschlagt. Dies soll bewirken, daß auch beim Anlaufen der Zahnrad­ maschine, d. h. zu einem Zeitpunkt, in dem der Betriebs­ druck noch nahe Null ist, die Füllstückteile bereits an die Zahnköpfe angelegt werden, um sofort eine aus­ reichende Dichtwirkung zu erzielen.

Die an der Trennfläche der Füllstückteile wirksame Auf­ spreizkraft ist nicht nur diejenige, die durch die Keil­ wirkung der Dichtwalze erzielt wird, sondern ergibt sich auch aus dem Zusammenwirken der insgesamt auf die Füllstückteile wirkenden Flüssigkeitskräfte. Diese Kräfte werden jedoch beeinflußt durch die mehr oder weniger große Genauigkeit der geometrischen Form der Füllstück­ teile und der Zahlkopfkreise, wodurch nämlich die Größe der aus dem Druckraum austretenden Leckmenge bestimmt wird. Außerdem spielt die Viskosität der Flüssigkeit eine Rolle und schließlich ist auch die Drehzahl von Einfluß, da hierdurch der Druckanstiegsgradient innerhalb der Vorfüllbereiche bestimmt wird. Je nach der Größe dieser Einflüsse können diese zu einem Ungleichgewicht zwischen der auf die Füllstückteile wirkenden Aufspreizkraft und den entgegenwirkenden Kräften führen. Um nun zu vermeiden, das entweder die Füllstückteile von den Zahnköpfen ab­ heben oder unzulässig stark an diese angedrückt werden, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vor­ gesehen, daß der Trennflächenraum mit dem ritzelseitigen und dem hohlradseitigen Vorfüllbereich verbunden ist. Diese Verbindung, die beispielsweise durch einen die Füllstückteile durchsetzenden Kanal, zweckmäßigerweise aber durch eine Nut im Bereich der Axialplatten herge­ stellt wird, bewirkt, daß stets ein Druckausgleich zwischen den Vorfüllbereichen und dem Trennflächen­ raum erfolgt. Wenn beispielsweise durch Verschleiß oder Fertigungsfehler Flüssigkeit aus einem Vorfüll­ bereich, z. B. am Hohlrad zur Saugseite hin entweichen kann und somit der Druck in diesem Vorfüllbereich sich reduziert, dann erfolgt diese Druckreduzierung auch sowohl in dem für die Aufspreizkraft verantwortlichen Trennflächenraum als auch in dem Vorfüllbereich des anderen Zahnrades, z. B. am Ritzel. Damit ist das erwünschte Kräftegleichgewicht gewahrt.

Dadurch, daß die Füllstückteile auch im Stillstand der Zahnradmaschine bei Anwendung der im Trennflächenraum vorgesehenen Dichtwalzen an den Zahnköpfen zur Anlage kommen, besteht eine gewisse Neigung zur Haftung der Füllstückteile an den Zahnköpfen. Zusätzlich können die Füllstückteile nach längerem Stillstand der Zahn­ radmaschine mit den Zahnköpfen auch verkleben. Dadurch besteht die Gefahr, daß beim Anlaufen der Zahnrad­ maschine die Füllstückteile in Drehrichtung mitgenommen und dadurch beschädigt werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß die Füll­ stückspitze durch einen vorzugsweise federnd vorge­ spannten Stift, der mit seinen Enden in den Axialplatten oder im Gehäuse gelagert ist, gegen eine Verschiebung des Füllstückes in Drehrichtung der Zahnräder gehalten ist. Zweckmäßigerweise durchsetzt der Stift eine in den Enden der Füllstückteile vorgesehene Ausnehmung. Durch den Stift wird das Füllstück in Drehrichtung der Zahnräder festgelegt und kann deshalb keine oder nur eine sehr begrenzte Bewegung in dieser Richtung aus­ führen. Da die Ausnehmung, die an den Füllstückteilen zur Aufnahme des Stiftes vorgesehen ist, ebenfalls zur Trennfläche hin offen ist, wird aber die gewünschte Beweglichkeit der Füllstückteile gegenüber dem Füll­ stückstift nicht behindert. Steht der Stift außerdem unter Vorspannung, so sichert er auch die Anlage des Füllstückes an der Abflachung des Füllstückstiftes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Innenzahnradpumpe nach der Erfindung;

Fig. 2 einen zu Fig. 1 analogen Querschnitt, aus dem die Anordnung von Verbindungskanälen in den Axialplatten zwischen dem Trennflächenraum und den Vorfüllbereichen der Zahnräder ersichtlich ist;

Fig. 3 eine zu den Fig. 1 und 2 analoge Darstellung, aus der die Ausbildung des Dichtrandes an den axialen Stirnflächen der Füllstückteile erkennbar ist;

Fig. 4 eine zu den vorhergehenden Figuren analoge Darstellung einer Ausführungsform, die einen die Beweglichkeit in Drehrichtung der Zahnräder begrenzenden Stift er­ kennen läßt; und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, die die Lage des Stiftes deutlicher zeigt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Innenzahnradpumpe ist in einer Bohrung 1 eines Gehäuses 2 ein innenverzahntes Hohlrad 3 gleitend gelagert. Mittels einer Ritzelwelle 4, die nicht gezeigte Axialbohrungen des Gehäuses 2 durch­ setzt und darin gelagert ist, ist ein Ritzel 5 antreib­ bar, das mit dem Hohlrad 3 in Eingriff steht. Die Dreh­ richtung der Zahnräder 3 und 5 ist durch Pfeil gekenn­ zeichnet.

In dem zwischen den Zahnrädern 3 und 5 befindlichen sichelförmigen Raum ist ein im Ganzen mit 6 bezeichnetes Füllstück angeordnet, das aus zwei Füllstückhälften 7, 8 zusammengesetzt ist. Die Füllstückhälften 7, 8 liegen längs einer Trennfläche 9 aneinander und stützen sich mit Abstützflächen 10, 11 an einer Abflachung 12 eines Füllstückstiftes 13 ab. Der Füllstückstift 13 durchsetzt den sichelförmigen Raum, in dem das Füllstück 6 ange­ ordnet ist, axial und ist in nicht dargestellter Weise in den seitlichen Gehäusewänden und/oder in gegebenen­ falls vorgesehenen Axialplatten, die an den Stirnseiten der Zahnräder 3 und 5 angeordnet sind, drehbar um seine Längsachse gelagert.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, stützt sich die dem Ritzel 5 zugeordnete Füllstückhälfte 8 mit einer über die ganze Breite der füllstückstiftseitigen Stirnfläche gehenden Ab­ stützfläche 10 auf der Abflachung 12 ab. Die Füllstück­ hälfte 7 jedoch, die dem Hohlrad 3 zugeordnet ist, weist an der zum Füllstückstift 13 gewendeten Stirnfläche eine Absetzung 14 auf, die sich etwa über zwei Drittel, ausgehend von der äußeren Umfangsfläche der Füllstückhälfte 7, in Richtung zur Trennfläche 9 erstreckt. Daraus folgt, daß die Abstützfläche 11, mit der die Füllstückhälfte 7 an der Abflachung 12 zur Anlage kommt, nur noch etwa ein Drittel der eigentlichen Stirnfläche der Füll­ stückhälfte 7 ist. Als Folge davon zeigt das dem Hohlrad zugeordnete Füllstückteil 7 eine Neigung, um die Abstützfläche 11 in Richtung zu den Zahnköpfen des Hohlrades 3 zu kippen und dadurch sich an diese anzu­ legen. Außerdem ist aufgrund der entsprechenden Bemessung der Füllstückhälften 7, 8, der Zahngeometrie der Zahn­ räder 3, 5 und des zwischen den Zahnrädern 3, 5 gebildeten sichelförmigen Raumes dafür gesorgt, daß die gemeinsame Resultierende der Kräfte, die an den beiden Füllstück­ hälften 7, 8 wirken und diese über die Abstützflächen 10, 11 auf die Abflachung 12 drücken, um die mit einem Kreuz angedeutete Längsachse des Füllstückstiftes 13 ein Dreh­ moment erzeugt. Dadurch wird erreicht, daß der Füllstück­ stift 13 unter dem Einfluß dieser Resultierenden eine Drehbewegung ausführt, die zu einer Verschwenkung des Füllstückes 6 in Richtung auf das Ritzel 5 führt. Durch diese Verschwenkung kommt die Füllstückhälfte 8 an den Ritzelzahnköpfen zur Anlage. Es ist somit konstruktiv dafür gesorgt, daß das Füllstück 6 eine ausreichende Beweglichkeit hat, um die im Betrieb auftretenden radialen Veränderungen der Spalte zwischen den Zahnköpfen und dem Füllstück auszugleichen.

Wie sich aus den Fig. 1 bis 4 ergibt, besitzt jede Füll­ stückhälfte 7, 8 zwei von der Trennfläche 9 ausgehende, zur Trennfläche 9 hin offene Ausnehmungen 20, 21, die zusammen zwei Trennflächenräume 22, 23 ergeben. Die dem Füllstückstift 13 zugewendeten achsparallelen Flächen der Ausnehmungen 20, 21 sind, wie sich aus der Zeichnung ergibt, so angeschrägt, daß sie gemeinsam in den Trenn­ flächenräumen 22, 23 Keilflächen 24, 25 ergeben. In jedem Trennflächenraum 22, 23 ist außerdem eine das Füllstück 6 durchsetzende Dichtwalze 27, 28 angeordnet (vgl. Fig. 4), die jeweils durch eine Blattfeder 29, 30 in Richtung auf den Füllstückstift 13 belastet ist. Die Blattfedern 29, 30 können entweder allein im Füllstück 56 befestigt sein und sich darauf abstützen, aber auch sich über die axialen Stirnflächen des Füllstückes 6 hinaus erstrecken und in ggf. vorgesehenen Axialplatten abgestützt sein.

Die Dichtwalzen 27, 28 legen sich dichtend mit Linien­ kontakt an die Keilflächen 24, 25 an und stehen zu­ sätzlich zu der Federbelastung durch die Blattfeder 29, 30 im Betrieb der Zahnradmaschine unter dem einseitigen Druck der Flüssigkeit, die längs der Trennfläche 9 in die Trenn­ flächenräume 22, 23 gelangt. Dadurch üben die Dichtwalzen 27, 28 auf die Keilflächen 24, 25 und somit auf die Füllstückhälften 7, 8 eine Aufspreizkraft aus, die diese zur Anlage an den Zahnköpfen bringt.

Die Fig. 2 zeigt weiterhin sogenannte Vorfüllschlitze 33, 34 im Bereich der Stirnseiten der Zähne von Hohlrad 3 und Ritzel 5, die in nicht gezeigten Axialplatten vorge­ sehen sind. Diese Vorfüllschlitze 33, 34 definieren Vorfüllbereiche, in denen eine Druckangleichung bis hin zum Druckraum vorgenommen wird. Die Vorfüllschlitze 33, 34 sind durch eine sich ebenfalls längs der Axialplatten erstreckende Nut 35 miteinander und mit den Trennflächen­ räumen 22, 23 verbunden. Somit besteht zwischen diesen Bereichen bzw. Räumen auch bei Schwankungen des Druckes in nur einem der Räume ein Druckgleichgewicht.

Aus Fig. 3 ergibt sich eine Ausführungsform der Füllstück­ hälften 7, 8, die eine besonders geringe Reibung der axialen Stirnflächen der Füllstückhälften 7, 8 an nicht gezeigten, daran anliegenden Axialplatten bewirkt. Dem­ zufolge sind an den axialen Stirnflächen der Füllstück­ hälften 7, 8 umlaufende Dichtränder 36 vorgesehen, die im Bereich der Füllstückspitze zum Druckraum 37 hin gering­ fügig unterbrochen sind. Die Dichtränder 36 entsprechen der Kontur der Füllstückhälften 7, 8 und stellen somit eine axiale Verbreiterung dieser Füllstückhälften dar. Innerhalb der Dichtränder 36 sind von Flüssigkeit aus dem Druckraum 37 beaufschlagte Räume 39, 40 gebildet, in deren Bereich zwischen den Axialplatten und den Füllstückhälften 7, 8 nur eine vernachlässigbare Flüssig­ keitsreibung gegenüber der notwendigen Beweglichkeit des Füllstückes in radialer Richtung besteht.

Aus den Fig. 4 und 5 ist eine konstruktive Maßnahme ersichtlich, durch die die Verschiebbarkeit des Füll­ stückes 6 in Drehrichtung der Zahnräder begrenzt wird. Hierbei handelt es sich um einen unter Biegevorspannung stehenden Stift 41 aus Federstahl, der in den an den Zahnrädern 3, 5 und am Füllstück 6 stirnseitig anliegenden Axialplatten 42, 43 fixiert ist. Der Stift 41 durch­ setzt eine Ausnehmung 44 an der Füllstückspitze, die durch zwei von der Trennfläche 9 ausgehende Nuten der Füllstückhälften 7, 8 gebildet wird. Der Stift 41 ist so vorgespannt, daß er das Füllstück 6 in Richtung zum Füllstückstift 13 auf dessen Abflachung 12 drückt. Dadurch wird verhindert, daß beim Anlaufen der Maschine das Füllstück 6 in Drehrichtung der Zahnräder zum Druck­ raum 37 hin mitgenommen wird und dadurch eine Beschädigung erfährt.

Claims (8)

1. Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe, mit einem innenverzahnten Hohlrad, einem damit in Ein­ griff stehenden außenverzahnten Ritzel und einem längs einer sich etwa in Umfangsrichtung erstreckenden Teil­ fläche geteilten halbsichelförmigen Füllstück, dessen Füllstückteile sich mit Abstützflächen an einem den Raum Hohlrad und Ritzel axial durchsetzenden Füllstück­ stift abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Füllstückteilen (7, 8) von der Trennfläche ausgehende, einander gegenüberliegende Ausnehmungen (20, 21) je eine achsparallele Schrägfläche aufweisen und gemeinsam mindestens einen Trennflächenraum (22, 23) bilden, in dem die Schrägflächen (24, 25) keilförmig zueinander stehen, und daß in dem Trennflächenraum (22, 23) eine Dichtwalze (27, 28) beweglich angeordnet ist, die abdichtend durch den Flüssigkeitsdruck gegen die Schrägflächen (24, 25) gedrückt wird und die Füll­ stückteile (7, 8) auseinanderdrückt.

2. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Trennflächenräume (22, 23) mit je einer Dichtwalze (27, 28) vorgesehen sind.

3. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmig zueinander stehenden Schrägflächen (24, 25) mit der Keilspitze zum Füll­ stückstift (13) weisen.

4. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtwalze (27, 28) durch eine Blattfeder (29, 30) in Richtung auf die Schräg­ flächen (24, 25) beaufschlagt ist.

5. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennflächenraum (22, 23) mit dem ritzelseitigen und dem hohlradseitigen Vorfüll­ bereich (33, 34) verbunden ist.

6. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstückspitze durch einen vorzugsweise federnd vorgespannten Stift (41), der mit seinen Enden in Axialplatten (42, 43) oder im Gehäuse (2) gelagert ist, gegen eine Verschiebung des Füllstückes (6) in Drehrichtung der Zahnräder (3, 5) gehalten ist.

7. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stift (41) eine in den Enden der Füll­ stückteile (7, 8) vorgesehene Ausnehmung (44) durchsetzt.

8. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstückstift (13) um seine Längsachse drehbar gelagert ist.