Hydraulische Maschine mit von einem Druckfeld aus wirkenden hydraulischen Kräften Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrau lische Maschine mit von einem Druckfeld jaus wir kenden hydraulischen Kräften, <I>wobei</I> das Druckfeld insbesondere zwischen ",-ckrümmten Flächen angeord net sein kann.
Die Abdichtung solcher Druckfelder an ihrem Umfang macht Schwierigkeiten, wenn sich die das Druckfeld betgrenzenden gegenüberliegenden Flä chen voneinander entfernen können. Es lässt sich zwar dadurch etwas Abhilfe schaffen, dass eine Dich- tung verwendet wird,
die sehr elastisch ist und eine verhältnismässig grosse Abstandsidifferenz federnd überbrücken kann. Sie ist allerdings in stark aus gedehntem Zustand grösseren Drücken nicht mehr gewachsen. Ausserdem ist sie sehr hinderlich, d @a sie in entspanntem Zustand beträchtlich über ihre Nut vorsteht,
wenn die die Flächen tragenden Teile nicht ganz oder nahezu senkrecht zu den Flächen aufeinandergelegt werden können, sondern mit auf- einanderliegen:denFlächen ineinandergeschoben wer den müssen.
Diese Nachteile werden nach der Erfindung da durch vermieden, dass das Druckfeld durch einen Rundschnurring begrenzt wird, der .in eine einen geschlossenen Linienzug bildende Nut in der einen Fläche dichtend eingelegt ist und durch in den Grund der Nut eingeleiteteDruckflüssigkeit gegen die gegen überliegende, Fläche angepresst wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigen Fig. 1 eine Stirnansicht einer Pumpe, Fig. 2 einen Längsschnitt nach<B>11 -11</B> der Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach III-III der Fig. 2, Fig. 4 ein;
, 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, Fmg. 8 einen L;
ängsschnmtt nach VIII-VIII der Fig. 1, Fig. 9 einen Querschnitt nach IX-IX der Fig. 8, Fi,g. 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 meinem 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 Aus- drehun;gen 4, 4' des Pumpengehäuses 1 passen.
Die beid;seits der Zahnräder 6, 6' liegenden Wellenzapfen ,und die zugehörigen Lagerkörper sind in Fig. 2 zu sehen. Der eine Wellenzapfen 5' des unteren Zahn rades 6' ragt aus dem zugehörigen Lagerkörper 7 und einem das Pumpengehäuse 1 abschliessenden Gehäusedeckel mit einem Konus 5" heraus und kann mit einer nichtdargestellten Antriebsvorrichtung
ge kuppelt werden.
In der die Zahnräder 6, 6' umschliessenden zylin drischen Fläche der Ausdrehungen 4, 4' sind Aus- glcichsnuten 8, 8' eingebracht, die sich etwa über den halben Umfang der Zahnräder 6, 6' erstrecken (Füg. 3).
Durch diese Ausgleichsnuten 8, 8' wird eine Verbindung zwischen denn Saugkanal 2 und der Mehrzahl der Zahnkammern 9 hergestellt, in denen daher kein Druck entsteht.
Wird das Zahnrad 6' in der in Fig. 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 gefördert. Solange sich die Zahnköpfe der Zahnräder 6, 6' im Bereich der Ausgleichsnuten 8, 8' bewegen, kann in den Zahnkammern 9 kein überdruck ent stehen.
Sobald aber ein Zahnkopf den Bereich der Ausgleichsnute 8 bzw. 8' verlässt, hat rlie vor diesem Zahnkopf .liegende Zahnkammer keine Verbindung mehr mit dem Saugkanal 2, sondern ist durch den Zahn und die in diesem Bereich hutlose Wandung des Pumpengehäuses 1 ,abgeschlossen. In dem Raum des Pumpeng,häu.ses 1, in dem ,die Zahnkammern der Zahnräder 6,
6' keine Verbindung mit Odem Sau@b kanal 2 haben, der ,im ,allgemeinen als Ausschubraum 10 bezeichnet wird, entsteht naturgemäss der Förder- druck, der auch in dem an den Ausschubraum 10 angeschlossenen Druckkanal 3 herrscht.
Bisher hat man bei Zahnradpumpen solche Ausgleichsnuten 8, 8' nicht angebracht, so dass bereits in den Zahn kammern 9 ein von Zahnkammer zu Zahnkammer wachsender Ausschubdruck entstehen konnte, der auf einer relativ .grossen Fläche der Lagerkörper 7 -ein- wirkte. Durch die Ausgleichsnuten 8, 8' wird der Ausschubraum 10 auf einen relativ kleinen Bereich des Zahnradumfanges begrenzt,
so dass der dort ent stehende Ausschubdruck nur auf einer relativ kleinen Fläche auf !die Lagerkörper 7 zur Einwirkung kommt. Die axial gerichtete Komponente der durch den Aus- schubdruck :
im Raum 10 entstehende Kraft sucht die Lagerkörper 7 von den Seitenflächen der Zahnräder 6, 6' wegzudrücken. An der Aussenseite der Lager- körper 7 ist ein von einem Dichtschnurring 11 be- grenztes Druckfeld 12 vorgesehen, in dem ein zum Ausschubraum 10 führender Kanal 13 mündet (Fig. 8). In der zwischen dem Gehäuse bzw.
Gehäuse deckel und den Lagerkörpern 7 angeordneten Druck feldern 12 (Fig. 4) .entsteht eine vom Ausschubdruck abhängige Dichtkraft, die der besagten axialen Kraft komponente 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 Ausschubraum 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 kende 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 Dichtring .in Form eines Rundschnurringes 16 .bzw. 16' begrenzt ;
sind. In jedem Lagerkörper 7 ist ein Kanal 17 vorgesehen, der einerseits mit dem Ausschubraum 10 Verbindung hat, anderseits in einer Druckkammer 18 des Lagerkörpers 7 mündet. Von der Druckkammer 18 führen Kanäle 19, 19' zu den Druckfeldern 15, 15'.
Je ein Zweig (20 bzw. 20') der Kanäle 19, 19' mündet in einer in sich geschlos senen Ringnut 21 bzw. 21' unterhalb des dann dich tend eingelegten Dichtschnurringes 16, 16'.
Der Dichtschnurring 16 bzw. 16' wird also durch das in den,Grand seiner Aufnahmenut 21 bzw. 21' ein geführte Druckmittel an die zylindrische Wandung der Ausdrehurng 4, 4' besonders angadrückt, um eine gute Abdichtung des über den Kanal 19 bzw. 19' an den Ausschub@druck angeschlossenen Druckfeldes 15 bzw.
15' zu erreichen. Von den Druckfeldern 15, 15' aus werden demnach Dichtkräfte erzeugt, die den radialen Kraftkomponenten 14, 14' entgegengerich- tetsind und die mit einzm 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 Propfen 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 Schlitzen 23, 23', 24, 24' ver sehen, so dass er (7)
etwas elastisch wird und sich unter dem Einfiuss der radialen Dichtkräfte spielfrei an die Wellenzapfen 5, 5' anlegt.
Die Schlitze 23, 23', 24, 24' stehen mit den Aus- gl.eiehsnuten 8, 8' in Verbindung, so dass das von den Zahnrädern 6, 6' geforderte, 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 ist auch zu .berücksichtigen, dass im Bereich des Ausschubraumes 10 ,das unter hohem Druck ste hende Druckmittel seitlich in den Spalt zwischen dem Lagerkörper 7 und der Umfangswandung des Pumpen@gehäuse,s 1 eindringt und dort Kräfte erzeugt, die die Lagerkörper 7 von der Gehäusewand weg zudrücken versuchen.
Um dieses Druckfeld möglichst klein zu halben, sind in jedem Lagerkörper 7 Begren zungsnuten 25, 25' .(Fig. 5) vorgesehen, die durch einen Kanal 26 mit dem Saugbereich in Verbindung 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 werden durch die vom Propfen 22 aus erzeugte Gegenkraft kompensiert.
Durch die Lokalisierung des Pumpendruckes auf einen durch die Ausgleichsnuten 8, 8' verkleinerten Ausschubraum 10 und die Begrenzung der an den Ausschubraum 10 angrenzenden Druckfelder 27 mit üels der Begrenzungsnuten 25, 25' wird es bei der beschriebenen Zahnradpumpe möglich, mit relativ kleinen Gegendruckfeldern, die teils axial (12) und teils radial (15, 15', 22) wirken,
ausreichende Dicht- kräfte zu erzeugen und alle die Kräfte überzukom- pensieren, die der Abdichtung des Ausschubraumes 10 entgegenwirken.
Durch dieses Kräftespiel wird eine übermässige einseitige Belastung der Zahnradlagerungen und da mit ein vorzeitiger Verschleiss der Teile vermieden.
Beim Zusammenbau der Pumpe werden die Lagerkörper 7 in die Ausdrehhungen 4, 4' des Gehäu- ses 1 eingeschoben. Die Rund'schnurringe 16, 16' wer den dabei in die Nuten 21, 21' hineingedrückt, so dass sie kaum oder gar nicht über die Oberfläche des Lagerkörpers hervorragen. Sie behindern daher das Ineinanderfügen der Teile auf keine Weise.
Wenn die Pumpe zu fördern beginnt, fliesst zuerst Drucköl unter verhältnismässig geringem Druck durch die Kanäle 19, 19' in die Mitte der Druckfelder 15, 15'. Sie müssen von dort einen verhältnismässig wei ten Weg zurücklegen, um zum Rande des Druck- feldes und in eine Zone geringeren Druckes zu kom men.
Durch den auf diese Weise gedrosselten Ab- fluss steigt der Druck der zugeführten Flüssigkeit an und wirkt -sieh auch über die Abzweigungen 20, 20' auf die Rückseite der Rundschnurringe 16, 16' aus. Diese legen sich daher vermehrt gegen die gegenüber liegende Gehäuseseite und erschweren wiederum den Abfluss der .in die Druckfelder eindringenden Flüs sigkeit.
Dadurch steigt wiederum deren Druck stär ker an, bis schliesslich die Rundschnurringe unter dem vollen Förderdruck gegen die gegenüberliegende Ge häuseseite gedrückt werden und die Druckfelder voll ständig abdichten.
Werden Teile dar Lagerkörper gegen die Wellen der Zahnräder vorge:drückt, so federn sie nach innen und verschieben die Wellen bis zur Anlage an die inneren Teile der Lagerbuchsen. Die Rundschnurringe 16, 16' bleiben trotz dieser Bewegung unter dem vollen Förderdruck dichtend auf der gegenüber liegenden Gehäuisewand liegen.