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Zahnradmaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradmaschine entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei einer bekannten Zahnradmaschine der vorgenannten Art erstrecken
sich die Ausnehmungen über die gesamte Stirnseite des Außenzahnrades, so daß dessen
Innenseite mit der Außenseite verbunden ist. Wegen des Lagerspieles des Außenzahnrades
besteht hierdurch eine Verbindung zwischen der Saug- und der Druckseite der Zahnradmeschine,
wodurch deren Wirkungsgrad stark beeinträchtigt wird (DE-OS 29 33 493).
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Eine andere bekannte Zahnradmaschine hat im Bereich des mittleren
Druckes Längsnuten in der inneren Gehäusewand, die mit radial verlaufenden Nuten
in der ebenen Gehäusewand und mit Nuten der inneren Deckelwand in Verbindung stehen.
Diese Radialnuten münden in Ringräume, die jeweils mit einem der Lager verbunden
sind. Die Nutenanordnung dient zum Schmieren der oberen Lager mittels Ö1 aus dem
Förderstrom (DE-6S 19 41 641).
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Eine bekannte Zahnradpumpe hat eine Einrichtung zur Verhinderung von
Leckölverlusten. Die einzelnen Zähne der Pumpenräder sind an ihrer Breitseite mit
Nuten ausgestattet. Der Pumpenradkörper ist mit mindestens einer konzentrischen
Ringnut versehen, die mit den anderen Nuten verbunden ist. Die einzelnen Nuten eines
Zahnes sind,durch Längs- und Querbohrungen miteinander verbunden.
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Die Nuten an den Stirnseiten der Zähne dienen zur Aufnahme je eines
Dichtkörpers. Die Nutenanordnung ist derart getroffen, daß der durch die Quetschflüssigkeit
entstehende Druck die Dichtkörper gegen das Pumpengehäuse preßt (DE-PS 731 332).
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von dem an erster Stelle
genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, bei einer Zahnradmaschine, bei
der die aufeinander gleitenden Flächen zwischen dem Zahnrad und dem Gehäuse ständig
gespült werden, eine Verbindung zwischen der Druckseite und der Saugseite der Zahnradmaschine
zu verhindern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches
erfindungsgemäß gelöst. Die mit dem Arbeitsraum der Zahnradmaschine in Verbindung
stehende und damit wechselweise mit der Saug- und mit der Druckseite der Zahnradmaschine
in Verbindung stehende Ausnehmung ist begrenzt, so daß keine Verbindung zwischen
der die Zähne aufweisenden Seite und der Lagerseite des Zahnrades vorhanden ist
und damit auch keine Verbindung zwischen der Ausnehmung und der Druck- und Saugseite
der Zahnradmaschine.
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Die allein mit dem Arbeitsraum verbundenen Ausnehmungen reichen aus,
die aufeinander gleitenden Teile der Zahnradmaschine zu schmieren, diese Teile zu
kühlen und etwa eingedrungene Fremdkörper auszuspülen.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen,- der Beschreibung
und der Zeichnung. In dieser sind sechs Zahnradmaschinen als Ausführungsbeispiele
des~Gegenstandes derErfiridung jeweils in Seitenansicht unter Abnahme des Deckels
schematisch dargestellt.
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Die Zahnradmaschine nach Fig. 1 hat ein ortsfestes Gehäuse 1, in dem
ein innenverzahntes Hohlrad drehbar gelagert ist.
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Mit dem Hohlrad 2 kämmt ein exzentrisch zum Hohlrad 2 angeordnetes
Ritzel 3, das drehfest auf einer Welle 4 sitzt. Den senkrecht zur Achse des Zahnrades
2, 3 angeordneten Stirnseiten stehen axiale Begrenzungswände im Gehäuse 1 gegenüber,
die den Arbeitsraum begrenzen. Ein mit dem Gehäuse 1 fest verbundenes Zwischenstück
5 ist an der Stelle angeordnet, an der einander benachbarte Zähne des Hohlrades
2 und des Ritzels 3 den größten Abstand voneinander haben. Das Zwischenstück 5 ist
im wesentlichen sichelartig ausgebildet. Die Welle 4 ist im Gehäuse 1 drehbar gelagert.
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An beiden Seiten des Hohlrades 2 und des Ritzels 3 befinden sich als
Ausnehmungen angeordnete Radialnuten, von denen nur die jeweils auf einer Seite
angeordneten Radialnuten 6 bis 8 und 9 bis 11 zu sehen sind.
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Die Radialnut 6 ist mit einem Grund 12 eines Zwischenraumes oder einer
Zahnlücke zwischen zwei einander benachbarten Zähnen 13 und 14 des Hohlrades 2 verbunden.
Die Nut 6 reicht bis nahe an das Gehäuse 1. Die Radialnuten 6 bis 8 sind gleich
ausgebildet und unter annähernd gleichen Umfangsabständen angeordnet.
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Die Radialnut 9 geht von einem Grund 15 einer Zahnlücke zwischen zwei
einander benachbarten Zähnen 16 und 17 des Ritzels 3 aus und reicht bis nahe an
die Welle 4. Die Radialnuten 9 bis 11 sind jeweils gleich ausgebildet und unter
annähernd gleichen Umfangsabständen angeordnet.
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Jede der Nuten 6 bis 8 und 9 bis 11 steht mit dem Zwischenraum zwischen
zwei einander benachbarten Zähnen in Verbindung.
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Die in der Zeichnung oben dargestellte, von einer gestrichelten Linie
umgebene Fläche kann die Saugseite und die auf der unteren Seite von einer gestrichelten
Linie umgebene Fläche kann die Druckseite einer Pumpe oder umgekehrt sein. Diese
Fläche kann auch die Druckseite oder die Einlaßseite eines Motors sein und die andere
Fläche die Auslaßseite oder die drucklose Seite dieses Motors.
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Bei den übrigen Ausführungsbeispielen werden für gleiche Teile gleiche
Bezugszeichen benutzt, wobei Anderungen durch die Hinzufügung eines Buchstabens
gekennzeichnet sind. Die in Fig. 2 dargestellte Radialnut 6a reicht von der Spitze
18 des Zahnes 14a des Hohlrades 2a bis nahe an das Gehäuse 1. Die Radialnuten 6a
bis 8a sind gleich ausgebildet und unter annähernd gleichen Umfangsabständen angeordnet.
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Die Radialnut 9a geht von der Spitze 19 des Zahnes 16a des Ritzels
3a aus und reicht bis nahe an die Welle 4. Die Radialnuten 9a bis lla sind jeweils
gleich ausgebildet und unter annähernd gleichen Umfangsabständen angeordnet.
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Jede der Nuten 6a bis 8a und 9a bis lla steht mit dem Arbeitsraum
der Zahnradmaschine in Verbindung. An die in Fig. 3 mit 6b bis lOb dargestellten
Radialnuten an dem Hohlrad 2b bzw.
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an dem Ritzel 3b schließt sich jeweils noch eine bogenförmige Nut
21 bzw. 22 bzw. 23 bzw. 24 bzw. 25 an, die konzentrisch zur Mitte des Hohirades
2b bzw. des Ritzels 3b angeordnet ist.
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Das Hohlrad 2b hat drei unter gleichen Umfangsabständen angeordnete
Radialnuten 6b bis 8b. Die an die Radialnuten 6b bis 8b angeschlossenen Umfangsnuten
21 bis 23 weisen an ihren Enden jeweils nur geringe gegenseitige Abstände auf. Das
Ritzel 3b hat nur zwei Radialnuten 9b und 1Db, die jeweils mit einer der sich jeweils
über etwa einen Halbkreis erstreckenden Umfanganuten 24 bzw. 25 verbunden sind.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt Abwandlungen von auf den
Seiten des Hohlrades 2c angeordneter nytenförmiger Ausnehmungen 25 bis 27. Die Ausnehmung
25 hat einen Radialteil 6c, einen kurzen Umfangsteil 20c und eine zur Spitze des
benachbarten Zahnes gerichtete, diese Spitze aber nicht erreichende Radialnut 28.
Die Ausnehmung 26 hat eine Radialnut 7c, an die sich eine nur etwa über eine Breite
des benachbarten Zahnes reichende Umfangsnut 21c anschließt. Die Ausnehmung 27 ist
durch eine bogenförmige Nut 28c gebildet, deren dem Grund einer Zahnlücke zwischen
zwei einander benachbarten Zähnen benachbarter Teil radial verläuft.
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Auf dem Umfang des Hohlrades 2c und/oder des Ritzels 3c kann jeweils
eine bestimmte Anzahl einer Art Ausnehmung bzw. einer Art Nut annähernd gleichmäßig
verteilt angeordnet sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist im Bereich jedes Zahngrundes
einer Zahnlücke im Abstand von diesem eine durchgehende Querbohrung 29 angeordnet,
deren Enden Ausnehmungen im Sinne der Erfindung sind. Jede der Querbohrungen 29
ist
mittels einer zwischen den beiden Seiten des Hohlrades 2d angeordneten
radialen Verbindungsbohrung 30 mit dem Grund 12d zwischen zwei Zähnen 13, 14 verbunden.
Das Ritzel 3d weist der Querbohrung 29 und der radialen Verbindungsbohrung 30 entsprechende
Querbohrungen 31 bzw. Verbindungsbohrungen 32 auf. Die Anzahl der Querbohrungen
29, 31 und der Verbindungsbohrungen 30, 32 kann jeweils frei gewählt werden.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zeigt durchgehende Querbohrungen
33 und 35, die jeweils im Bereich des Zahnfußes im Abstand zu diesem auf dem Hohlrad
2e und dem Ritzel 3e angeordnet sind. Jede der Querbohrungen 33, 35 ist ausgehend
vom Zahnkopf 18e, 19e mit einer radialen Verbindungsbohrung 34, 36 verbunden. Die
Anzahl der Querbohrungen 33, 35 und der Verbindungsbohrungen 34, 36 kann jeweils
frei gewählt werden.
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Anstelle einer durchgehenen Querbohrung 29, 31; 33, 35 können zwei
zu jeweils einer der beiden Seiten des Hohlrades 2d/e und/oder des Ritzels 3d/e
mündende Sackbohrungen vorgesehen sein, wobei dann jeder Sackbohrung eine vom Arbeitsraum
der Zahnradmaschine ausgehende Verbindungsbohrung 30, 32; 34, 36 zugeordnet ist.
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Die Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 in etwas anderer Lage
des Hohirades 2f und in größerem Maßstab. Die Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt nach
Linie VIII-VIII in Fig. 7. Die hier mit 8f bezeichnete gerade Radialnut hat eine
etwas andere Gestalt als die in Fig. 1 dargestellten Radialnuten 6 bis 8, da die
Radialnut 8f in radialer Richtung nach außen in Form eines Bogens, insbesondere
eines Halbkreisbogens, ausläuft. Der Übergang vom Grund der Radialnut 8f zur Seitenfläche
des Hohirades 2f ist gewölbt ausgebildet. Das radiale äußere Ende der Radialnut
8f
hat einen Abstand a von dem Außenumfang des Hohirades 2f oder
von dem Innenumfang des Ritzels 3. Die radiale Dicke des Hohlrades 2f bzw. des Ritzels
3 im Grund der Zahnlücke ist mit b bezeichnet.
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c ist die Breite der Nut 8f, die eine Tiefe d aufweist. Die Radialnuten
8f auf den beiden Seiten des Hohirades 2f sind gleich ausgebildet. Die Radialnuten
9 bis 11 auf beiden Seiten des Ritzels können wie die Radialnuten 6 bis 8 bzw. 8f
auf beiden Seiten des Hohirades 2 ausgebildet sein. Die Radialnuten dienen als Schmier-
und Entlastungsnuten.
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Damit die tragende Fläche auf der Seite des Hohlrades 2f wegen der
Radialnut oder Radialnuten 8f, von denen in Fig. 1 auf dem Hohlrad 2 drei dargestellt
sind, von der Stirnfläche des Hohlrades 2f und/oder des Ritzels 3 nur wenig verschieden
ist, werden folgende Verhältnisse bevorzugt, wodurch die Tragfähigkeit der Seitenfläche
des Hohlrades bzw. des Ritzels weitgehend erhalten bleibt: 0,5 a p/b \ 0,05 c t
(b - a) d X 0,2 mm Mindestens eine Radialnut befindet sich auf jeder Seite des Hohlrades
oder des Ritzels und höchstens eine Radialnut je Zahn ist auf jeder der beiden Seiten
des Hohlrades bzw. des Ritzels vorgesehen.
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Die Summe der Flächen aller Radialnuten auf einer Seite des Hohlrades
oder des Ritzels ist kleiner oder gleich dem 0,3-fachen der Stirnfläche des Hohlrades
bzw. des Ritzels.
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