Das Hauptpatent betrifft eine Zahnradpumpe oder -motor, bestehend aus einem Gehäuse, einem Paar von miteinander in Eingriff stehenden, mit ihren Köpfen vor Gehäuseteilen lau fenden, Zahnkammern bildenden Zahnrädern, die derart in dem Gehäuse angeordnet sind, dass bei Betrieb der Maschine ein Hochdruck- und ein Niederdruckbereich entsteht, und Anschlüssen an dem Gehäuse in Verbindung mit dem Hoch druck- bzw.
dem Niederdruckbereich. Der Grundgedanke der Erfindung des Hauptpatentes besteht darin, dass eine Verbin dung zwischen dem Hochdruckbereich und denjenigen Zahn kammern vorgesehen ist, die von dem Niederdruckanschluss ständig durch einen Zahn oder wenige Zähne getrennt sind, so dass sich der Hochdruckraum über den grösseren Teil des Umfanges der Zahnräder erstreckt und der Niederdruckraum auf einen relativ engen Bereich begrenzt ist. Auf diese Weise laufen die Zahnräder weitgehend im Hochdruck. Die besagte Verbindung stellt nämlich sicher, dass bis dicht an den Nieder- druckanschluss heran der Hochdruck herrscht.
Die resultieren den Kräfte, die der Druck im Hochdruckraum auf die Zahnrä der ausübt, suchen diese Zahnräder zusammen und in Anlage an der niederdruckseitigen Gehäusewandung zu halten. Es wird also der Niederdruckraum begrenzt und durch die resul tierenden hydraulischen Kräfte gedichtet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der im Hauptpa tent beschriebenen Erfindung ist ein Zahnrad im wesentlichen in Richtung der Verbindungslinie der Zahnradmittelpunkte beweglich geführt und senkrecht zu dieser Verbindungslinie abgestützt. Diese Ausführungsform ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass sie als Mondsichelmaschine mit einem Stirnrad in Eingriff mit einem Hohlrad grösseren Durchmes sers ausgebildet ist, bei welcher/m das Hohlrad in dem Maschi nengehäuse in Richtung der Verbindung der Zahnradmittel punkte begrenzt beweglich geführt, das Stirnrad in dem Maschinengehäuse gelagert und zwischen Stirnrad und Hohl rad ein gehäusefester Mondsichelkörper angeordnet ist,
dass der Raum zwischen Hohlrad und Gehäuse mit dem Hoch druckbereich der Maschine in Verbindung steht und in einem zwischen Mondsichelkörper, Hohlrad und Stirnrad gebildeten begrenzten Bereich der Sauganschluss mündet, derart, dass die von dem Hochdruck auf das Hohlrad und das Stirnrad aus geübten Kräfte einen stumpfen Winkel miteinander bilden und über die Zähne der beiden Zahnräder einander teilweise ent gegenwirken.
Die Führung des Hohlrades in dem Maschinengehäuse erfolgt bei der Ausführungsform nach dem Hauptpatent in der Weise, dass die Innenwandung des Maschinengehäuses mit dem Aussenradius des Hohlrades auf je etwa einem Halbkreis um zwei längs der Verbindungslinie der Zahnradmittelpunkte gegeneinander versetzte Punkte gekrümmt ist.
Eine solche Führung des Hohlrades gestattet zwar eine zufriedenstellende Arbeitsweise der Pumpe, bietet jedoch gewisse fertigungstechnische Schwierigkeiten, da der Gehäu seinnenraum einen Querschnitt erhalten muss, der die Form zweier nahe beieinanderliegender Kreise aufweist, die sich schleichend überschneiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruk tion zu finden, bei welcher mit einem im Querschnitt echt kreisförmigen Gehäuseinnenraum gearbeitet werden kann, aber trotzdem eine Beweglichkeit des Hohlrades längs der Verbindungslinie der Zahnradmittelpunkte gewährleistet ist.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass der Innendurchmesser des Gehäuseinnenraumes wesentlich grös- ser als der Aussendurchmesser des Hohlrades ist und in dem so gebildeten Ringraum zwischen Hohlrad und Gehäusewan dung schalenförmige Lagerkörper einander gegenüber ange ordnet sind, die das Hohlrad mit je einer zylindrischen Lager fläche berühren und an der Aussenfläche jeweils mit einer eine Abwälzbewegung zulassenden Kontur an der Gehäusewan dung anliegen.
Auf diese Weise können die Lagerkörper eine pendelnde Bewegung ausführen, wobei sich der Mittelpunkt des Hohlra des auf der Verbindungslinie der Zahnradmittelpunkte relativ zu dem Stirnrad bewegen kann.
Die Abstützung des Hohlrades und eine Verhinderung einer Deformation des Hohlrades unter dem Einfluss der hydrau lischen Druckkräfte kann in der Weise erfolgen, dass auf den Lagerflächen Druck- bzw. Saugfelder abgegrenzt sind, die über Bohrungen mit weiteren Druck- bzw. Saugfeldern von kleine ren Fläche in Verbindung stehen, welche zwischen den Aus senseiten der Lagerkörper und der Gehäuseinnenwand durch nachgebende Dichtmittel abgegrenzt sind und von denen eines mit der Druck- und eines mit der Saugweite der Maschine in Verbindung steht.
Bei hohen Drücken kann eine Verformung des Hohlrades unter dem Einfluss der hydraulischen Kräfte eintreten. Im Hinblick auf diese Verformung kann eine etwas andere Anordnung der Druck- bzw. Saugfelder vorteilhaft sein. Eine Anordnung der Druck- bzw. Saugfelder, welche einer solchen Verformung entgegenwirkt erhält man dadurch, dass die auf den Lagerflächen abgegrenzten Druck- bzw. Saugfelder gegen den zur Verbindungslinie der Mitten von Stirn- und Hohlrad senkrechten Hohlraddurchmesser in Richtung auf den Ein griffspunkt von Stirnrad und Hohlrad hin versetzt sind.
Aus kinematischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn auch bei dieser Versetzung der Druck- bzw. Saugfelder die Lager körper im Bereich des besagten Hohlraddurchmessers - ver setzt gegen die Schwerpunkte der Druck- bzw. Saugfelder - an der Gehäusewandung kinematisch abgestützt sind.
Dabei ist es zweckmässig, wenn die Kontur der Lagerkör per, die sich jeweils über die Bereiche der Druck- bzw. Saug felder erstrecken, unsymmetrisch ist, so dass die kinematische Abstützung an der Gehäusewandung im Bereich der Ränder der Lagerkörper erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläu tert: Figur I zeigt einen Querschnitt durch eine nach der Erfin dung aufgebaute Mondsichelmaschine, Figur ? zeigt einen Lagerkörper bei einer Mondsichelma- schine nach Figur 1 von aussen gesehen.
Figur 3 ist eine Ansicht des Lagerkörpers von innen her gesehen.
Figur 4. zeigt eine abgewandelte Ausbildung des Lagerkör pers.
Figur 5 zeigt eine weitere Abwandlung.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausfüh rungsform der Erfindung und Figur 7 ist eine perspektivische Darstellung eines hierfür verwendbaren Lagerkörpers.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Gehäuse 1 mit einem wesentlich grösseren Radius Ro ausgedreht als der Aussenradius RH des Hohlrades 2. Zwischen Gehäuse 1 und Hohlrad 2 ist somit ein Ringraum 3 vorhanden. Das Gehäuse 1 weist einen Mondsichelkörper 4 auf. Ausserdem ist in dem Gehäuse 1 ein Stirnrad 5 mit einer Welle 6 gelagert. Der Mondsichelkörper 4 füllt im wesentlichen den Gehäuseraum zwischen Hohlrad 1 und Stirnrad 5 aus. Der Mittelpunkt des Hohlrades 2 ist mit M= bezeichnet. Der Mittelpunkt des Stirn rades 5 ist mit Ms bezeichnet, und der Mittelpunkt des Gehäu ses 1 trägt das Bezugszeichen Mi.
In dem Ringraum 3 zwischen Gehäuse 1 und Hohlrad 2 sind einander gegenüber zwei schalenförmige Lagerkörper 7 bzw. 8 angeordnet. Die beiden Lagerkörper weisen zylindrische Lagerflächen 9, 10 auf, welche den Umfang des Hohlrades 2 umgreifen. Auf den Aussenseiten weisen die Lagerkörper 7, 8 eine Kontur auf, die nur in einem schmalen mittleren Bereich A dem Gehäuseradius Rc entspricht, und auf dem übrigen Bereich bei 11 bzw. 12 in einem solchen Masse einwärts zurückgesetzt ist, dass die Lagerkörper 7, 8 mit der Kontur A, 11 bzw. A 12, eine Abwälzbewegung an der zylindrischen In nenwand 13 des Gehäuses 1 ausführen können.
Hierdurch wird eine pendelnde Bewegung der Lagerkörper 7, 8 ermöglicht, wobei sich das zwischen den Lagerkörpern geführte Hohlrad 2 auf der Verbindungslinie der Zahnradmittelpunkte M2-M1- MS bewegen kann.
Auf den Innenflächen 9, 10 der Lagerkörper 7, 8 sind durch rechteckig verlaufende Nuten 1.1 bzw. 15 Saug- oder Druckfel der 16 bzw. 17 abgegrenzt. Die Nuten stehen über Kanäle 18 bzw. 19 mit entsprechenden Saug- bzw. Druckfeldern 20 bzw. 21 in Verbindung, die auf der Aussenseite der Lagerkörper 6, 8 durch nachgiebige Dichtmittel abgegrenzt sind. Diese Dicht mittel enthalten einen Ring 22 bzw. 23, der in eine Nut 24 bzw. 25 auf der Aussenseite der Lagerkörper 7, 8 eingreift und an seiner gehäuseberührenden Seite zylindrisch überdreht ist. Rundschnurringe 27 bzw. 28 auf der Innenseite der Ringe 22, 23 bewirken eine Abdichtung zwischen diesen Ringen und den Lagerkörpern 7. B.
Es wird also hier ein Druck- oder Saugfeld abgegrenzt. wobei die Dichtmittel eine Pendelbewegung des Lagerkörpers 7. 8 zulassen. Über die Gehäusebohrungen 29 bzw. 30 sind die Säug- bzw. Druckfelder 20, 21 mit dem Saug- anschluss 31 bzw. dem Druckanschluss 32 der Maschine ver bunden.
Abflachungen 33 des Ringes 22 verhindern, dass der zylin drisch überdrehte Ring in falscher Lage in das Gehäuse einge setzt werden kann. Um den Ringen 22, 23 die notwendige Haftung an der Innenwand 13 von Gehäuse 1 zu geben, sind ihre Anlagestellen mit Abfassungen 38, 39 versehen, die ein vergrössertes Haftfeld auf der jeweiligen drucklosen Seite wirksam werden lassen.
Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: Die Zahnräder laufen im wesentlichen im Hochdruck, mit Ausnahme einer relativ kleinen Niederdruckzone 34, die zwischen Stirnrad 5, Hohlrad 2 und Mondsichelkörper 4 gebil det wird, und mit dem Saug- oder Niederdruckanschluss 31 verbunden ist. Unter dem Einfluss des Hochdrucks wird das Hohlrad 2 gegen das Stirnrad 5 gedrückt, während anderer seits der in Figur 1 oberhalb des Stirnrades wirkende Hoch druck eine nach unten gerichtete hydraulische Kraft auf das Stirnrad 5 ausübt. Diese Kräfte wirken über die Zähne von Stirnrad und Hohlrad gegeneinander und heben sich teilweise auf.
Unter dem Einfluss der hydraulischen Kräfte hat sich, wie in Figur 1 dargestellt ist, der Mittelpunkt M= des Hohlrades gegenüber dem Gehäusemittelpunkt nach oben verlagert, was durch eine entsprechende Pendelbewegung der Lagerkörper 7 und 8 ermöglicht wurde. Die restliche Kraftkomponente senk recht zur Verbindungslinie der Zahnradmittelpunkte Ma-Ms wird durch das Saugfeld bzw. durch den Lagerkörper 8 über seinen schmalen mittleren Bereich A aufgenommen. Wie bei dem Hauptpatent 488 927 ist das Saugfeld 16 etwas grösser gehalten als es die senkrecht zu der Zentrale wirkende Kraft P notwendig macht, während das an der Aussenseite des Lager körpers 7 angebrachte Saugfeld 20 nur zwischen 85 und 95 % der Kraft P aufnehmen kann.
Während des Betriebes wird sich dann das Hohlrad in Richtung der Kraft P an dem druckseitig angebrachten Lagerkörper 8 abstützen und durch den saugsei- tig vorgesehenen Lagerkörper mit dem Saugfeld 16 bis auf 15 % oder 5 % der Kraft P entlastet. Dabei schmiegt sich der saugseitige Lagerkörper 7 wegen der Bemessung des Saugfel des 16 an das Hohlrad 2 an und hebt dank der kleineren Kraft des Saugfeldes 20 von der schmalen Auflage A leicht ab.
Der Wirkung nach werden hierbei die in dem Hohlrad auftretenden Verbiegungskräfte abgesogen und damit die Auflage des Hohlrades 2 an dem Mondsichelkörper 4 weitge hend von verschleissenden Kräften befreit. Durch die Ausbil dung des ringförmigen Saugfeldes 20, das bis an den Rand des Lagerkörpers 7 reicht, welcher letztere die gleiche Breite hat wie das Hohlrad 2, kann ein ausreichend grosses Saugfeld untergebracht werden. Für extrem schmale Pumpen besteht die Möglichkeit, mit zwei derartigen Feldern 35, 36 (Fig. 4) zu arbeiten oder aber das Saugfeld nichtkreisförmig auszubilden, wie das bei 37 in Fig. 5 dargestellt ist.
Durch die Erfindung ergibt sich eine sehr einfache Kon struktion, weil die Gehäusebearbeitung und die Lagerung des Hohlrades sich ausschliesslich auf konzentrische Kreise auf baut, somit keine schwierigen Arbeitsoperationen die Präzision des Systems gefährden.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 und 7 ist in einem Maschi nengehäuse 110 ein Hohlrad 112 angeordnet. Das Hohlrad 112 ist in Eingriff mit einem Stirnrad 114 auf einer Welle 116. Das Stirnrad 114 hat einen kleineren Durchmesser als das Hohlrad 112. Der zwischen Stirnrad 114 und Hohlrad 112 gebildete Raum wird durch einen gehäusefesten Mondsichel körper<B>118</B> ausgefüllt.
Der Innendurchmesser des Gehäuses 110 ist wesentlich grösser als der Aussendurchmesser des Hohlrades 112, so dass zwischen Gehäuseinnenwandung und Hohlrad 112 ein Ring raum 120 gebildet wird.
In Figur 1 ist mit M1 der Mittelpunkt des Hohlrades und mit M2 der Mittelpunkt des Stirnrades bezeichnet. Durch die Mittelpunkte M1 und M2 geht eine Verbindungslinie, die mit A-A bezeichnet ist. Der senkrecht zu der Linie A-A verlau fende Hohlraddurchmesser ist mit B-B bezeichnet. Die Füh rung des Hohlrades 112 in dem Gehäuse 110 erfolgt durch zwei schalenförmige Lagerkörper 122, 124. Die Lagerkörper 122 und 124 haben eine zylindrische Innenfläche 126 bzw. 128, die sich an den Umfang des Hohlrades 112 anpasst. Auf der Aussenseite haben sie eine Kontur, die eine Abwälzbewe- gung gestattet.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bis 5 liegen die Lagerschalen nicht symmetrisch zu dem Hohlraddurchmesser B-B, sondern sind in Richtung auf den Eingriffspunkt C der Zahnräder hin versetzt. Die Kontur ist so, dass die Schwenkbewegung jedoch nach wie vor um einen Punkt im Bereich des Hohlraddurchmessers B-B erfolgt. Das gewährleistet eine saubere vertikale Führung des Hohlrades 112 im Gehäuse 110.
Auf den Lagerflächen 126, 128 der Lagerkörper 122 bzw. 124 sind Druck- bzw. Saugfelder 130 bzw. 132 abgegrenzt. Diese Druck- bzw. Saugfelder sind mit Druck- bzw. Saugfel dern 134, 136 auf den Aussenseiten der Lagerkörper 122 bzw. 124 über Bohrungen 138, 140 verbunden. Die Felder 13-1 bzw. 136 sind durch druckfeste bewegliche Dichtungsmittel 142 bzw. 144 zwischen den Aussenflächen 127 bzw. 129 der Lagerkörper 122 und 124 und der Innenwandung des Gehäu ses 110 abgegrenzt. Die Fläche der Felder 134 und 136 ist kleiner als die Fläche der Felder 130 bzw. 132. Das Feld 134 ist über einen Kanal 146 mit einem Anschluss 148 verbunden, während das Feld 136 über einen Kanal 150 mit einem Anschluss 152 in Verbindung steht.
Je nach Drehrichtung der Maschine bzw. je nach Betrieb als Motor oder Pumpe ist beispielsweise der Anschluss 148 der Sauganschluss und der Anschluss 152 der Druckanschluss. In diesem Falle entsteht ein Saugfeld 130 in dem im übrigen im wesentlichen vom Hochdruck ausgefüllten Gehäuseinnenraum, wobei der Hochdruck durch Punktierung angedeutet ist. Dadurch, dass dieser Niederdruck auf das Feld 130 geleitet wird, saugt sich der Lagerkörper 122 an das Hohlrad an. Durch das Feld 134 wird eine Saugkraft wiederum auf den Lagerkörper 122 ausgeübt, welche diesen gegen die Gehäuse wandung zu ziehen trachtet. Da das Feld 134 kleiner ist als das Feld 130, ist sicherge stellt, dass der Lagerkörper nicht von dem Hohlrad abgerissen wird.
Durch diese Saugkräfte an der dargestellten Stelle wird einer Verformung des Hohlrades 112 unter dem Einfluss der auf das Hohlrad wirkenden hydraulischen Kräfte entgegenge wirkt, so dass das Hohlrad 112 seine Form beibehält und auch bei höchsten Drücken eine einwandfreie Funktion der Zahn radmaschine gewährleistet ist.