Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Eine derartige bekannte Zahnradmaschine hat den Nachteil, daß die Druckfelder für
den Reversierbetrieb noch nicht optimal abgestimmt sind, so daß es z. B. bei der Verwendung
als Zahnradmotor noch gewisse Schwierigkeiten im Anlaufbetrieb gibt. Dies hängt damit
zusammen, daß beim Anlaufen des Motors die hydraulische Kraft auf die Dichtplatte
richtig bemessen sein muß, damit der Motor schnell anlaufen kann. Nach dem Anlaufen
desselben muß die Dichtplatte in dichtende Berührung mit den Zahnradseitenflächen
stehen, wobei die Überschußkraft aus den Druckfeldern nicht sehr groß sein soll, um
Reibungskräfte klein zu halten.
Vorteile der Erfindung
[0002] Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs
hat den Vorteil, daß die Auslegung der Druckfelder vervollkommnet ist, so daß auf
die Dichtplatte stets die für den momentanen Betrieb notwendigen hydraulischen Kräfte
ausgeübt werden. Dadurch werden die Lebensdauer, die Geräuschbildung und das Betriebsverhalten
der Zahnradmaschine verbessert. Insbesondere werden auch die inneren Gehäusekräfte
reduziert.
Zeichnung
[0003] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und
Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Zahnradmotor,
in Figur 2 einen Querschnitt längs II-II nach Figur 1, Figur 3 einen Querschnitt längs
III-III nach Figur 2, Figur 4 eine Einzelheit.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
[0004] Der Zahnradmotor weist ein Gehäuse 10 auf, dessen Innenraum 11 durch zwei Deckel
12, 13 verschlossen ist. Im Innenraum kämmen zwei Zahnräder 14, 15 im Außeneingriff
miteinander, deren Wellen 16, 17 in buchsen- oder brillenförmigen Lagerkörpern 18,
19 gelagert sind, die axial und radial geringfügig im Gehäuse verschiebbar sind. Die
Welle 17 hat einen Fortsatz 23, der durch eine Bohrung im Deckel 13 nach außen dringt
und dort durch einen Dichtring 24 abgedichtet ist.
[0005] Zwischen dem Lagerkörper 18 und den Zahnradseitenflächen ist eine Dichtplatte 26
angeordnet, an deren den Zahnrädern abgewandten Seite Druckfelder ausgebildet sind,
wie sie insbesondere in Figur 2 deutlich erkennbar dargestellt sind. Die Druckfelder
A - D sind begrenzt durch eine Dichtung 27, die in einer passenden Nut in der Stirnfläche
des Lagerkörpers 18 angeordnet ist. Wie insbesondere Figur 2 zeigt, besteht die Dichtung
aus zwei konzentrisch verlaufenden, etwa brillenförmigen Ringen 28, 29, wobei die
innenliegenden Ringe 29 durch einen Steg 30 miteinander verbunden sind, welcher in
der gedachten Achsrichtung der Mitte der Zahnradwellen verläuft. Die inneren und
äußeren Ringe sind außerdem jeweils durch Stege 31, 32 miteinander verbunden, die
etwa radial von den inneren Ringen nach außen verlaufen, etwa rechtwinklig zum Steg
30, wobei sich ihre Achsrichtung ebenfalls auf die Mitte der Zahnradwellen bezieht.
Der Durchmesser der äußeren Ringe 28 reicht bis zum Rand des Innenraums 11 bzw. bis
zum Rand der Dichtplatte 26, während die inneren Ringe 29 einen geringen Abstand zu
den Wellenbohrungen haben.
[0006] Auf diese Weise entstehen zwei nebeneinanderliegende Druckfelder A und B beidseitig
des Stegs 30 und zwei einander diametral gegenüberliegende Druckfelder C und D, die
- bezogen auf die Längsausdehnung der Dichtung 28 - außen liegen. In die Druckfelder
A und B dringt je eine Bohrung 34, 35 ein, die durch die Dichtplatte hindurchgehen
und an den darunterliegenden Zahnlücken münden. In den Innenraum dringen, in Höhe
der Zahnräder 14, 15 von außen her und achsgleich verlaufend zwei Bohrungen 50, 51
ein, welche der Druckmittelzu- bzw. abfuhr dienen.
[0007] In die äußeren Druckfelder C und D dringt ebenfalls je eine Bohrung 40, 41 ein, die
ebenfalls durch die Dichtplatte dringen und mit achsgleich verlaufenden Bohrungen
42, 44 bzw. 43, 45 im Lagerkörper 18 bzw. Deckel 12 verbunden sind. Dort haben sie
Verbindungen mit einer Leitung 46 an die ein Druckventil 47 angeschlossen ist, zweckmäßigerweise
ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil, mit dem der Druck in den Druckfeldern
C und D gesteuert wird. Die Bohrungen 40, 41 sind als Drosselbohrungen ausgebildet.
[0008] Im Schnitt nach Figur 4 ist die Dichtung 27 näher dargestellt. Sie ist zweiteilig
ausgebildet und besteht aus einem Stützkörper 27A mit U-förmigem Querschnitt, dessen
Unterseite an der Dichtplatte 26 anliegt. Der Stützkörper besteht aus einem Kunststoff,
z. B. PTFE. In den Stützkörper ist eine weiche, gummiartige Dichtung 27B eingelegt,
die eine in der Figur 3 dargestellte Querschnittsform aufweist. Die Dichtung 27 ist
in einer entsprechend geformte Nut 48 im Lagerkörper 18 angeordnet. Der Dichtkörper
27B hat an seinem am abgerundeten Nutgrund liegenden Teil zwei längsverlaufende Nuten
27C, 27D. Um den Lagerkörper herum verläuft in geringem Abstand zur Nut 48 eine umlaufende
Nut 49.
[0009] Es sei angenommen, daß an der Bohrung 50 unter Hochdruck stehendes Druckmittel zugeführt
wird. Dieses treibt nun die Zahnräder an, so daß an der Welle 23 ein Drehmoment abgenommen
werden kann. Das Druckmittel verläßt die Bohrung 51 an der Niederdruckseite. In den
Druckfeldern A und B herrscht nun über die Bohrungen 34 und 35 der Einlaß- bzw. der
Auslaßdruck. Das Druckventil 47 ist geöffnet, so daß in denDruckfeldern C und D kein
Druck herrscht. Dies deshalb, damit die Dichtplatte nicht zu stark an die Zahnradseitenflächen
angedrückt wird. Dadurch bleiben die Reibungskräfte gering, und der Zahnradmotor kann
gut anfahren. Nach dem Anfahren des Zahnradmotors werden die Druckfelder C und D durch
zunehmendes Schließen des Schaltventils mit höherem Druck beaufschlagt, so daß die
Dichtplatte 26 stärker an die Zahnradseitenflächen gedrückt wird. Damit erreicht man,
daß entlang der Zahnradseitenflächen nun kein Druckmittel mehr von der Hochdruck-
zur Niederdruckseite strömen kann, so daß der Wirkungsgrad des Zahnradmotors entsprechend
hoch bleibt. Die Drosselbohrungen 40, 41 sorgen dafür, daß nur ein geringer Druckmittelstrom
aus der Zahnradmaschine abgezweigt wird.
[0010] Es sei noch bemerkt, daß auch an der anderen Zahnradseitenfläche eine Dichtplatte
26 mit entsprechenden Druckfeldern angeordnet werden kann. Dies ist jedoch nicht unbedingt
notwendig.
[0011] Selbstverständlich kann die Zahnradmaschine sowohl als Hydromotor wie auch als Zahnradpumpe
betrieben werden. Sie ist reversierbar; wenn unter Hochdruck stehendes Druckmittel
an der Bohrung 51 zugeführt wird, dann ist das Feld B mit Hochdruck beaufschlagt
und das Feld A mit Niederdruck.
[0012] Durch die Nut 49 wird verhindert, daß unter Hochdruck stehendes Druckmittel entlang
der Außenseite der Lagerkörper zu den Deckeln hin durchlecken kann. Dadurch bleibt
das Gehäuseinnere weitgehend druckentlastet.
1. Reversierbare Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit zwei im Außeneingriff kämmenden
Zahnrädern (14, 15) und mit mindestens an einer deren Seitenflächen angeordneten Dichtplatte
(26), die durch an ihren den Zahnrädern abgewandten Seite ausgebildete Druckfelder
(A bis D) beaufschlagt ist, die durch eine Dichtungsanordnung (27) begrenzt sind,
welche aus zwei konzentrisch verlaufenden, etwa brillenförmig ausgebildeten Ringen
(28, 29) besteht, die durch Stege miteinander verbunden sind, wovon die äußeren Ringe
entlang der Gehäuseinnenwand verlaufen, die inneren nahe den Zahnradwellen, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden innenliegenden Ringe (28, 29) auf einer gedachten,
durch die Mitten den Zahnradwellen verlaufenden Verbindungsgeraden durch einen ersten
Steg (30) verbunden sind, daß außerdem von den innenliegenden Ringen jeweils zwei
radial und etwa senkrecht zum ersten Steg in entgegengesetzten Richtungen verlaufende
Stege (31, 32) ausgehen und mit den äußeren Ringen verbunden sind, wodurch sich zwei
diametral gegenüberliegende Druckfelder (C, D) ergeben, die über in dieselben mündenden
Bohrungen (40, 41) von einem Druck beaufschlagt sind, der von einem Druckventil (46)
gesteuert ist und daß die zwischen den etwa radial verlaufenden Stegen (30, 32) und
dem ersten Steg (30) gebildeten beiden Druckfelder (A, B) über die Dichtplatte (26)
durchdringende Bohrungen (34, 35) mit dem jeweiligen Ein- bzw. Auslaß (50, 51) verbunden
sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung zweiteilig
ausgebildet ist und aus einem Stützring (27A) aus Kunststoff, welche unmittelbar an
der Dichtplatte (26) anliegt, und einen in den Stützring eingelegten Dichtkörper
(27B) aus weicherem Werkstoff besteht, und daß sich die Dichtungsanordnung (27) in
einer in der Stirnseite des Lagerkörpers ausgebildeten Nut (48) befindet.
3. Maschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtplatten (26)
mit entsprechenden Dichtungsanordnungen (27) auf beiden Seiten der Zahnräder angeordnet
sind.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in geringem
Abstand zur Dichtungsanordnung (27) am Außenumfang der Lagerkörper eine umlaufende
kleine Nut (49) ausgebildet ist.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel
für die Baufschlagung der Druckfelder (C und D) aus dem Druckraum der Maschine entnommen
ist, und zwar über Drosselbohrungen (40, 41), die über die Lagerkörper, die Druckfelder
(C, D) und einem Gehäusedeckel (12) hindurchdringende Bohrungen (43, 45) an das Druckventil
(47) angeschlossen sind, an das ein Behälter angeschlossen ist.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in
die Druckfelder (C, D) mündenden Bohrungen (40, 41) als Drosselbohrungen ausgebildet
sind.