Hydraulische Maschine mit Zahnrädern und mindestens einem aufgeschlitzten Lagerkörper Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine mit in Aussparungen eines Gehäuses umlaufenden und ineinander .eingreifenden Zahnrädern und mit mindestens einem aufgeschlitzten Lagerkörper,
wel cher wenigstens einen Wellenzapfen der Zahnräder aufnimmt und unter dem Einfluss mindestens eines radial wirkenden Druckfeldes steht sowie an einer der Aufschlitzung im wesentlichen diametral gegen überliegenden Stelle so angeschlitzt ist, dass seine Teile an dieser Stelle gelenkig zusammenhängen.
Die eine gelenkig federnde Verbindung herbei führende Anschlitzung ist naturgemäss am besten, wenn die Anschlitzung verhältnismässig tief in den Lagerkörper eindringt. Es besteht nun die Aufgabe, dem oder den Druckfeldern des oder der .gelenkig federnden Teile des Lagerkörpers Druckmittel zuzufüh ren.
Das Zuführen über Nuten des Gehäuses und bei spielsweise von der aussen liegenden Stirnseite des Lagerkörpers her, erfordert lange Kanäle und be sondere Abdichtungen, da sich deT Lagerkörper dem Gehäuse gegenüber sowohl radial als auch axial bewegen kann. Es entstehen dabei verhältnismässig grosse Bearbeitungskosten, und im Betrieb sind merk liche Verluste an Druckflüssigkeit wie auch störende Reibung an den Abdichtungen unvermeidbar.
Diese Nachteile werden nach der Erfindung da durch vermieden, dass die, die elastisch-gelenkige Verbindung herbeiführende Anschlitzung des Lager körpers so ausgebildet ist, dass in letzterem Raum für eine Druckflüssigkeitsbohrung bleibt zur Versor gung des den Lagerkörper belastenden Druckfeldes.
Auf diese Weise kann die Druckflüssigkeit durch den Lagerkörper selbst bis an das oder die Druck felder geleitet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigen: Fig. 1 eine Stirnansicht einer Pumpe, Fig. 2 einen Längsschnitt nach II-11 der Fig. 1, Fi.g. 3 einen Querschnitt nach 111-III der Fig. 2, Fig. 4 eine Stirnansicht, teilweise im Schnitt,
nach IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 eine Seitenansicht eines Lagerkörpers von der rechten Seite der Fig. 4 her gesehen, Fig. 6 einen Teilschnitt nach VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 eine Seitenansicht eines Lagerkörpers von der linken Seite der Fig. 4 her gesehen,
Fig. 8 einen Längsschnitt nach VIII-VIII der Fig. 1, Fig. 9 einen Querschnitt nach IX-IX der Fig. 8, Fig. 10 einen Teilschnitt nach X -X der Fig. 9, Fig. 11 eine Teilansicht der Auslassöffnung von der rechten Seite der Fig. 9 her gesehen.
Ein Pumpengehäuse 1 ist einerseits mit einem Saugkanal 2 und anderseits mit einem gleichachsig gegenüberliegenden Druckkanal 3 versehen (Fig. 3). Beide Kanäle 2, 3 münden in einem Hohlraum des Gehäuses 1, der durch zwei sich überschneidende zylindrische Ausdrehungen 4, 4' gebildet wird.
In diese Ausdrehungen 4, 4' sind zwei beiderseits mit Wellenzapfen 5, 5' versehene Zahnräder 6, 6' ein- gesetzt, deren Durchmesser dem der Ausdrehungen 4, 4' entspricht. Die Wellenzapfen 5, 5' sind in Lagerkörpern 7 gelagert, die genau in die Ausdre- hungen 4, 4' des Pumpengehäuses 1 passen.
Die beidseits der Zahnräder 6, 6' liegenden Wellenzap fen und die zugehörigen Lagerkörper sind in Fig. 2 zu sehen. Der eine Wellenzapfen 5' des unteren Zahnrades 6' ragt aus dem zugehörigen Lagerkörper 7 und einem das Pumpengehäuse 1 abschliessenden Gehäusedeckel mit einem Konus 5" heraus und kann mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrich tung gekuppelt werden.
In der die Zahnräder 6, 6' umschliessenden zylin drischen Fläche der Ausdrehungen 4, 4' sind, Aus- gleichsnuten 8, 8' eingebracht, die sich etwa über den halben Umfang der Zahnräder 6, 6' erstrecken (Fig. 3). Durch diese Ausgleichsnuten 8, 8' wird eine Verbindung zwischen dem Saugkanal 2 und der Mehrzahl der Zahnkammern 9 h$rgestellt, in denen daher kein Druck entsteht. Wird das Zahnrad 6' in der in zig. 1 durch einen Pfeil angegebenen Dreh richtung angetrieben, so drehen sich die Zahnräder 6, 6' in gegenläufigem Sinne.
Das durch den Saug kanal 2 eintretende Druckmittel, z. B. Öl, wird bei einer solchen Drehung der Zahnräder 6, 6' durch ,die Zahnkammern 9 nach dem Druckkanal 3 hin g u.
efördert. Solange sich die Zahnköpfe der Zahn räder 6, 6' im Bereich der Ausgleichsnuten 8, 8' bcwegen, kann in den Zahnkammern 9 kein über druck entstehen. Sobald aber ein Zahnkopf den Bereich der Ausgleichsnute 8 bzw. 8' verlässt, hat die vor diesem Zahnkopf liegende Zahnkammer keine Verbindung mehr mit dem Saugkanal 2, son dern ist durch den Zahn und die in diesem Bereich nutlose Wandung des Pumpengehäuses 1 abgeschlos sen.
In dem Raum des Pumpengehäuses 1, in dem die Zahnkammern der Zahnräder 6, 6' keine Ver bindung mit dem Saugkanal 2 haben, der im allge meinen als Ausschubraum 10 bezeichnet wird, ent steht naturgemäss der Förderdruck, der auch in dem an den Ausschubraum 10 angeschlossenen Druck kanal 3 herrscht.
Bisher hat man bei Zahnradpum pen solche Ausgleichsnuten 8, 8' nicht angebracht, so dass bereits in den Zahnkammern 9 ein von Zahn kammer zu Zahnkammer wachsender Ausschub- druck entstehen konnte, der auf einer relativ gro ssen Fläche der Lagerkörper 7 einwirkte.
Durch de Ausgleichsnuten 8, 8' wird der Ausschubraum 10 auf einen relativ ' kleinen Bereich des Zahnradum fanges begrenzt, so dass der dort entstehende Aus schubdruck nur auf einer relativ kleinen Fläche auf die Lagerkörper 7 zur Einwirkung kommt. Die axial gerichtete Komponente der durch:
den Ausschubdruck im Raum 10 entstehenden Kraft sucht die Lagerkör per 7 von den Seitenflächen der Zahnräder 6, 6' wegzudrücken. An der Aussenseite der Lagerkörper 7 ist ein von einem Dichtschnurring 11 begrenztes Druckfeld 12 vorgesehen, in dem ein zum Ausschub- raum 10 führender Kanal 13 mündet (Fig. 8).
In den zwischen dem Gehäuse bzw. Gehäusedeckel und den Lagerkörpern 7 angeordneten Druckfeldern 12 (Fig. 4) entsteht eine vom Ausschubdruck abhän gige Dichtkraft, die der besagten axialen Kraftkom ponente entgegenwirkt und etwas. grösser ist als diese. Durch diese Dichtkraft aus den Druckfeldern 12 werden die Lagerkörper 7 an die Seitenflächen der Zahnräder 6, 6' angedrückt und damit das axiale Spiel in dem System beseitigt.
Zur Erzielung dieser axialen Dichtkraft genügt ein relativ kleines Druckfeld 12, da der Druck im Aussehubraum 10 auch nur auf eine relativ kleine Fläche der Lagerkörper 7 wirkt.
Der Druck im Ausschubraum 10 erzeugt aber nicht nur eine axiale Kraft, sondern auch radial wir- kernde Kräfte, die durch Pfeile 14, 14' angedeutet sind (Fig. 3). Um Dichtkräfte, die diesen radialen Kräften 14, 14' entgegenwirken, zu erzeugen, sind an der Mantelfläche der Lagerkörper 7 ebenfalls Druckfelder 15, 15' vorgesehen (Fig. 9), die durch je einen Dichtschnurring 16 bzw. 16' begrenzt sind.
In jedem Lagerkörper 7 ist ein Kanal 17 vorge sehen, der einerseits mit dem Ausschubraum 10 Verbindung hat, anderseits in einer Druckkammer 18 des Lagerkörpers 7 mündet. Von der Druck kammer 18 führen Kanäle 19, 19' zu den Druck feldern 15, 15'. Je ein Zweig (20, 20') der Kanäle 19, 19' mündet in einer Ringnut 21 bzw. 21' unter halb des dort eingelegten Dichtschnurringes 16 bzw. 16'.
Der Dichtschnurring 16 bzw. 16' wird also durch das Druckmittel an die zylindrische Wandung der Ausdrehun.g 4, 4' besonders angedrückt, um eine gute Abdichtung des über 'den Kanal 19 bzw. 19' an den Ausschubdruck angeschlossenen Druckfeldes 15 bzw. 15' zu erreichen.
In den Druckfeldern 15, 15' werden demnach Dichtkräfte erzeugt, die den radialen Kraftkomponenten 14, 14' entgegengerich- tet sind und die mit einem gewissen Kraftüberschuss die Köpfe der Zahnräder 6, 6' gegen die Wandung des Ausschubraumes 10 drücken.
Diese Wirkung der Druckfelder 15, 15' auf die einzelnen Lagerkörper wird noch unterstützt durch einen kolbenartig wirkenden Pfropfen 22, der die Druckkammer 18 des Lagerkörpers 7 abschliesst und sich am Pumpengehäuse 1 abstützt. Damit auch das Lagerspiel zwischen den Wellenzapfen 5, 5' und den Lagerkörpern 7 aufgehoben werden kann, ist jeder Lagerkörper 7 mit radial durchgehenden Schlitzen 23, 23' und radial nicht durchgehenden Schlitzen 24, 24' versehen, so dass er dank dieser Schlitze 24,
24' etwas elastisch wird und sich unter dem Ein- fluss der radialen Dichtkräfte spielfrei an die Wellen zapfen 5, 5' anlegt. Die Schlitze 24 und 24' liegen <B>je</B> einem der Schlitze 23 und 23' ungefähr diametral gegenüber.
Die Schlitze 23, 23', 24, 24' stehen mit den Aus gleichsnuten 8, 8' in Verbindung, so dass das von den Zahnrädern 6, 6' geförderte, noch drucklose Druckmittel auch in die Schlitze 23, 23' .eintreten kann und die Lagerflächen der Wellenzapfen 5, 5' in den Lagerkörpern 7 schmiert und kühlt.
Es isst auch zu berücksichtigen, @dass im Bereich des Ausschubraumes 10 das unter hohem Druck stehende Druckmittel seitlich in den Spalt zwischen den Lagerkörpern 7 und der Umfangswandung des Pumpengehäuses 1 eindringt und dort Kräfte er zeugt, -die die Lagerkörper 7 von der Gehäusewand wegzudrücken versuchen.
Um dieses Druckfeld mög lichst klein zu .halten, sind in jeden Lagerkörper 7 Begrenzungsnuten 25, 25' (Fig. 5) vorgesehen, die durch einen Kanal 26 mixt dem Saugbereich in Ver bindung gebracht sind, so dass sich das in -den Spalt kriechende Druckmittel nur auf einer schmalen Randzone 27 des Lagerkörpers 7 krafterzeugend auswirken kann. Die dort entstehenden Kräfte wer- den durch die vom Pfropfen 22 aus erzeugte Gegen kraft kompensiert.
Durch die Lokalisierung des Pumpendruckes auf .einen durch die Ausgleichsnuten 8, 8' verklei nerten Ausschubraum 10 und die Begrenzung der an den Ausschubraum 10 angrenzenden Druckfelder 27 mittels der Begrenzungsnuten 25, 25' wird es bei der beschriebenen Zahnradpumpe möglich, mit rela tivkleinen Gegendruckfeldern, die teils axial (12) und teils radial (15, 15', 22) wirken, ausreichende Dichtkräfte zu erzeugen und alle die Kräfte Über zukompensieren,
die der Abdichtung des Ausschub- raumes 10 entgegenwirken.
Durch dieses Kräftespiel wird eine übermässig einseitige Belastung der Zahnradlagerungen und da mit ein vorzeitiger Verschleiss der Teile vermieden.
Wie in Fig. 10 zu erkennen ist, sind die Schlitze 24 bzw. 24' nicht über die ganze Länge der Lager körper hinweg in gleicher Tiefe durchgeführt. Sie sind vielmehr an der Stelle, wo die Kanäle 19, 19' durch das Innere der Lagerkörper gehen, weniger tief.
Eine solche Schlitzform lässt sich auf einfache Weise dadurch herstellen, dass der Schlitz mit Hilfe eines Fräserbl'attes hergestellt wird, das senkrecht zur Achse des Lagerkörpers in diesen eintaucht oder von den Stirnseiten her ein bestimmtes Mass axial in den Lagerkörper eingeschoben wird.
Diese Schlitzform gibt erst die Möglichkeit, die Kanäle 19, 19' durch das Innere der Lagerkörper zu führen, ohne den gelenkig federnden Zusammenhalt der Lagerkörperteile zu beeinträchtigen. Auf diese Weise werden aufwendige Kanäle im Gehäuse der Pumpe wie auch störende Dichtungen eingespart.