Zahnradpumpe

Abstract

 Die Zahnradpumpe weist zwei im Außeneingriff miteinander kämmende Zahnräder (12, 13) auf, deren Wellen (14, 15) in Lagerkörpern (16, 17) gelagert sind. Diese Teile können sich in einem Gehäuse (10), das beidseitig durch Deckel (18, 19) dicht verschlossen ist, geringfügig axial verschieben. Zwischen einem der Lagerkörper (16) und den benachbarten Zabnradseitenflächen befindet sich eine Dicht­platte (23), die durch Druckfelder (25, 26) an die Zabnradseiten­flächen angedrückt wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß ungewollt Druckmittel von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite strömen kann. Eines der Druckfelder (25) kann jedoch so entlastet werden, daß sich die Dichtplatte von den Zabnradseitenflächen abhebt, so daß zwecks Fördermengenregelung ein bestimmter Teil des Druckmittels von der Hochdruck zur Niederdruckseite fließen kann. Dadurch verringert sich die Fördermenge. Diese Abströmwege sind so ausgelegt, daß keine Überhitzung durch das an der Dichtplatte abströmende Druckmittel infolge Reibungskräften auftreten kann.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Zahnradpumpe geschieht es, daß das beim Abheben der Dichtplatte von der Hochdruck-­zur Niederdruckseite fließende Druckmittel zwecks Förderstrom­regelung (Abregelzustand der Zahnradpumpe) sich durch Reibung zwischen den Zahnrädern und der Dichtplatte so stark erwärmt, daß die Zahnradpumpe in kurzer Zeit zerstört werden kann.

Vorteile der Erfindung

[0002] Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß beim soge­nannten Abregeln der Zahnradpumpe ein Teil des abgesteuerten Druck­mittels durch die Lager zum Behälter und ein anderer Teil entlang der Dichtplatte zur Ansaugstelle fließt. Der erstere Teil ist aus­reichend groß, damit genügend kühles Druckmittel aus dem Behälter dem System wieder zugeführt werden kann. Auf diese Weise läßt sich mit Sicherheit eine Überhitzung der Zahnradpumpe vermeiden.

[0003] Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

[0004] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Figur 1 einen Längssschnitt durch eine Zahnradpumpe, in Figur 2 einen Schnitt längs I-I nach Figur 1, in Figur 3 eine Draufsicht in Pfeil­richtung A, in Figur 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung B und in Figur 5 eine Prinzipskizze bzw. ein sogenanntes Ersatzschaltbild.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0005] In Figur 1 ist mit 10 das Gehäuse einer Zahnradpumpe bezeichnet, in dessen im Querschnitt etwa brillenförmigem Innenraum 11 zwei Zahn­räder 12, 13 im Außeneingriff miteinander kämmen. Die Wellen 14, 15 der Zahnräder sind in im Gehäuse angeordneten, ebenfalls etwa brillenförmigen Lagerkörpern 16, 17 gelagert. Das Gehäuse 10 ist beidseitig durch Deckel 18, 19 dicht verschlossen. Die Welle 14 des Zahnrades 12 hat einen Wellenfortsatz 20, der durch eine im Deckel 19 ausgebildete Bohrung 21 mit Wellendichtung 22 nach außen dringt und zum Antrieb der Zahnradpumpe dient. Zwischen den Zahnrädern 12, 13 und dem Lagerkörper 16 ist eine dünne Dichtplatte 23 aus metallischem Werkstoff angeodnet, welche genau der Kontur des Innenraums folgt und die bis an die Wellen heranreicht.

[0006] Zwischen der Dichtplatte 23 und dem Lagerkörper 16 sind in bekannter Weise zwei konzentrisch zueinander verlaufende Druckfelder 25, 26 ausgebildet, welche durch Dichtungen 27, 28 begrenzt sind. Das Druckfeld 25 liegt radial innerhalb des Druckfeldes 26; beide Druck­felder erstrecken sich nicht ganz bis zur Niederdruckseite ND, welche durch eine Einlaßbohrung 30 gekennzeichnet ist; diese dringt in Höhe der Zahnräder in den Gehäuseinnenraum 11 ein. Achsgleich zu dieser verläuft auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses die Auslaßbohrung 31. Das Druckfeld 26 steht über eine zwischen Gehäuse­innenraum und Lagerkörper ausgebildete Ausnehmung 32 mit der Hoch­druckseite HD in Verbindung. Das Druckfeld 25 wird über ,eine den Lagerkörper 16 durchdringende Bohrung 33 sowie Kanäle 34 im Deckel 18 von einer Fremddruckquelle her beaufschlagt. Es handelt sich hier um einen gesteuerten Druck. Derartige Druckfelder und deren Steuerung sind hinlänglich bekannt. Die Restfläche 36 des Lager­körpers 16 ist durch eine sich zwischen diesem und dem Gehäuseinnen­raum erstreckende Ausnehmung 37 zur Einlaßbohrung 30 entlastet. Die Lagerkörper 16, 17 samt Dichtplatte 23 sind mit geringem axialem Spiel im Gehäuse 10 angeordnet.

[0007] Die Lagerkörper 16, 17 sind in den Figuren 3 und 4 näher darge­stellt. Es sei zuerst Bezug genommen auf den Lagerkörper 16. Dieser hat an seiner dem Deckel 18 zugewandten Stirnseite eine flache Ausnehmung 40, die sich um beide die Wellen aufnehmenden Bohrungen 41, 42 herum erstreckt und ein in sich geschlossenes Feld bildet, das auch etwa die Form einer Brille hat. In die Bohrungen 41, 42 ist jeweils eine Buchse 43, 44 aufgenommen, wobei jede Buchse zwei breite Längsnuten 45, 46 bzw. 47, 48 aufweist, die sich über die gesamte Höhe der Buchsen erstrecken. Der Lagerkörper 17 ist weitgehend ebenso ausgebildet wie der Lagerkörper 16, das heißt er hat an seiner dem Deckel 19 zugewandten Stirnseite eine flache Ausnehmung 49, die sich um die die Wellen aufnehmenden Bohrungen 50, 51 herum erstreckt und in sich geschlossen ist. In jeder Bohrung 50, 51 ist eine Buchse 52, 53 eingesetzt, wobei in jeder derselben eine sehr breite, sich über die gesamte Länge der Buchse erstreckende Längsnut 54, 55 verläuft. Daraus ist zu erkennen, das die flachen Ausnehmungen 41, 49 an den Lagerkörpern 16, 17 über die in den Buchsen ausgebildeten Längsnuten mit den Zahnradseitenflächen in Verbindung stehen. In der Welle 15 des Zahnrades 13 ist eine durchgehende mittige Bohrung 57 ausgebildet. Diese steht in Verbindung mit einer den Deckel 18 durchdringenden Bohrung 58, von der eine Leitung (62B) zum Druckmittelbehälter 59 führt. Die Figur 5 zeigt ein Ersatzschaltbild oder Prinzipschaltbild für die Zahnrad­pumpe. Sie saugt Druckmittel aus einem Behälter 59 an über eine Saugleitung 60 und verdrängt es in eine Förderleitung 61. Um die Pumpe herum verläuft eine Bypassleitung 62, in welcher symbolisch die Dichtplatte 23 als Drossel dargestellt ist. Hinter der Drossel 23 verzweigt sich die Bypassleitung in die Zweige 62A, 62B, von denen ersterer in die Saugleitung mündet, zweiterer zum Behälter 59 führt.

[0008] Im Betrieb der Zahnradpumpe saugt diese über die Einlaßbohrung 30 Druckmittel an und verdrängt es in die Auslaßbohrung 31. Der dort herrschende Druck wirkt stets über die Ausnehmung 32 im Druckfeld 26. Im Druckfeld 25 herrscht ein Steuerdruck, auf dessen Erzeugung hier nicht weiter eingegangen ist. Durch die Kraft in den beiden Druckfeldern wird die Dichtplatte 23 an die Zahnradflächen ange­drückt, so daß normalerweise kein Druckmittel unterhalb dieser, das heißt zwischen dieser und den Zahnradseitenflächen von der Hoch­druckseite zur Niederdruckseite durchströmen kann, was den Wirkungs­grad der Zahnradpumpe verschlechtern würde. Wird jedoch der Steuer­druck im Druckfeld 25 entsprechend abgesenkt, so überwiegt der auf die Dichtplatte 23 von der Unterseite der Zahnradpumpe her ausgeübte Druck die Kraft in den Druckfeldern, so daß die Dichtplatte 23 infolge des axialen Spiels etwas von den Zahnradseitenflächen angehoben wird. Nun kann Druckmittel unterhalb der Dichtplatte in die Längsnuten 45 bis 48 der Buchsen 43, 44 eindringen und in die Ausnehmung 41 gelangen. Von dieser dringt es in die Bohrung 58 im Deckel ein und fließt zum Behälter. Dies ist der Weg 62B nach der Figur 5.

[0009] Durch die Entlastung der Druckfelder 25, 26 und die geringe axiale Verschiebung der Dichtplatte 23 ist auch zwischen dem Lagerkörper 17 und den Zahnradseitenflächen ein kleiner Querspalt entstanden. Dort kann nun auch Druckmittel entlang der Längsnuten 54, 55 in die Ausnehmung 49 gelangen, und von dieser in die Längsbohrung 57 der Welle 15 des Zahnrades 13. Auch dieses Druckmittel fließt in die Bohrung 58.

[0010] Ein Teil des geförderten Druckmittels fließt aber auch unterhalb der Dichtplatte 23 unmittelbar von der Hochdruckseite zur Niederdruck­seite und dann zur Saugleitung 60. Dies ist der Leitungsweg 62A nach Figur 5. Der in die Bohrung 58 des Deckels 18 fließende Druckmittel­strom (62B nach Figur 5) ist ausreichend groß, damit genügend kühles Druckmittel immer wieder aufs Neue aus dem Behälter 59 der Pumpe zugeführt werden kann. Auf diese Weise hält man die Zahnradpumpe in stets gut temperiertem Betriebszustand.

[0011] Durch die Drucksteuerung des Druckfeldes 25 erreicht man, wie oben ausgeführt, ein Anliegen oder Abheben der Dichtplatte 23 von den Zahradseitenflächen. Je nachdem wie weit die Dichtplatte abgehoben hat, fließt ein mehr oder weniger großer Druckmittelstrom von der Hochdruck- zur Niederdruckseite. Damit läßt sich eine einfache und billige Förderstromregelung der Zahnradpumpe erreichen.

[0012] Natürlich kann man auch auf beiden Zahnradseiten eine Dichtplatte 23 mit Steuerung durch entsprechende Druckfelder 25, 26 erreichen. Die Form und Anzahl der auf die Dichtplatte wirkenden Druckfelder ist beliebig.

Ansprüche

1. Zahnradpumpe mit im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern (12, 13), deren Wellen (14, 15) in Bohrungen (41, 42; 50, 51) von Lagerkörpern (16, 17) gelagert sind, welche Teile im Innenraum (11) des Gehäuses (10) der Zahnradpumpe angeordnet sind und wobei an den Seitenflächen der Zahnräder auf mindestens einer Seite eine Dichtplatte (23) anliegt, auf deren den Zahnrädern abgewandter Seite mindestens ein durch Dichtungen (27, 28) begrenztes Druckfeld (25, 26) ausgebildet ist, in dem ein steuerbarer Druck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß an den die Wellen (14, 15) aufnehmenden Bohrungen (41, 42; 50, 51) durchgehende Längsnuten (45 bis 48; 54, 55) mit relativ großem Querschnitt ausgebildet sind, daß jede dieser Nuten in eine aus­gedehnte, flache, sich um die Mündungen der Bohrungen erstreckende und zusammenhängende Ausnehmung (37, 40) mündet, die an den den Zahnradseiten abgewandten Stirnseiten der Lagerkörper ausgebildet sind, daß in der Welle (13) des getriebenen Zahnrades (13) eine durchgehende Bohrung (57) ausgebildet ist, die über den Kanal (58) Anschluß mit dem Druckmittelbehälter (59) hat, aus dem die Zahnrad­pumpe Druckmittel ansaugt, und daß die Dichtplatte (23) relativ dünn ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager­körper (16, 17) als Brillen ausgebildet sind und daß auf der Rückseite der Dichtplatte (23) Zwei konzentrisch verlaufende Druck­felder (25, 26) gebildet sind, von denen eines (26) stets mit der Hochdruckseite in Verbindung steht, das andere (25) von einem steuerbaren Druck beaufschlagt ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Druckfeld (25) herrschende Steuerdruck mittels eines Elektromagnet­ventils (25) steuerbar ist und daß der Druck in diesem Druckfeld der Hochdruckseite der Pumpe entnommen ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtplatte aus Metall oder einem starren Werkstoff besteht.

Zeichnung