CH654076A5 - Gear pump - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to a gear pump according to the preamble of claim 1.
Zahnradpumpen mit den oben genannten technischen Merkmalen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Sie sind jedoch zur Förderung niederviskoser Flüssigkeiten und für hohe Förderdrücke nur bedingt geeignet. Denn bei derartigen Betriebsbedingungen führt das unvermeidliche Spiel zwischen den Zahnrädern und dem Pumpengehäuse zu erheblichen Spaltströmungen, insbesondere zu einer Rück-strömung der Förderflüssigkeit von der Abführleitung zur Zuführleitung. Dies wird noch dadurch erleichtert, dass man zwecks Erzielung eines guten Pumpenwirkungsgrades bestrebt ist, die Zu- und die Abführleitung der Pumpe nahe benachbart anzuordnen, damit ein möglichst grosser Umfangsbereich der Verzahnung als aktiver Förderbereich s zur Verfügung steht. Gear pumps with the technical features mentioned above are known in numerous embodiments. However, they are only conditionally suitable for pumping low-viscosity liquids and for high delivery pressures. Because in such operating conditions, the inevitable play between the gearwheels and the pump housing leads to considerable gap flows, in particular to a backflow of the conveyed liquid from the discharge line to the supply line. This is made even easier by the fact that, in order to achieve a good pump efficiency, efforts are made to arrange the feed and discharge lines of the pump in close proximity, so that the largest possible peripheral area of the toothing is available as an active delivery area s.
Sollen derartige Zahnradpumpen für niederviskose Flüssigkeiten und hohe Förderdrücke verwendet werden, muss ein anderes Gussgehäuse verwendet werden, bei dem die Zu-und Abführleitung weiter voneinander entfernt sind und die io Rückströmungen der Förderflüssigkeit erschwert wird. Diese Massnahme ist jedoch sehr kostenaufwendig. Auch ist dadurch der Wirkungsgrad der Pumpe irreversibel verschlechtert. If gear pumps of this type are to be used for low-viscosity liquids and high delivery pressures, a different cast housing must be used, in which the feed and discharge lines are further apart and the return flow of the delivery liquid is made more difficult. However, this measure is very expensive. This also irreversibly deteriorates the efficiency of the pump.
Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden ls Neuerung darin, eine Zahnradpumpe der beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass sie wahlweise auch für niederviskose Flüssigkeiten und hohe Förderdrücke geeignet ist, ohne dass hierzu Änderungen am Gussmodell für das Pumpengehäuse notwendig sind. Insbesondere soll die Mög-20 lichkeit gegeben sein, die bekannten Zahnradpumpen noch nachträglich für niederviskose Förderflüssigkeiten umzurüsten. Proceeding from this, the object of the present innovation is to improve a gear pump of the type described in such a way that it is optionally also suitable for low-viscosity liquids and high delivery pressures without the need for changes to the cast model for the pump housing. In particular, it should be possible to retrofit the known gear pumps for low-viscosity fluids.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Zahnradpumpe gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist. 2s Durch diese Massnahmen werden die Zu- und Ablauföffnungen am äusseren Zahnrad weiter voneinander distanziert, als dies im Gussgehäuse der Fall ist. Dadurch ergibt sich eine grössere Spaltlänge zwischen den Zu- und Ablauföffnungen und der bei niederviskosen Flüssigkeiten und hohen Förder-30 drücken übliche Rückfiuss wird drastisch verringert. Zum Einbau der Buchse ist es lediglich notwendig, die Aufnahmebohrung des herkömmlichen Pumpengehäuses um einige Millimeter weiter auszudrehen bzw. auszubohren, um der Buchse den erforderlichen Einbauraum in radialer Richtung 35 zur Verfügung zu stellen. Die Grösse und die Position der Durchtrittsöffnungen in der Buchse zur Zu- bzw. zur Abführleitung können optimal an die vorgegebenen Betriebsbedingungen angepasst werden. Insbesondere besteht auch die Möglichkeit, Pumpen für niederviskose Flüssigkeiten, bei 40 denen relativ kleine, weit voneinander entfernte Durchtrittsöffnungen angebracht sind, nachträglich für hochviskose Flüssigkeiten oder für geringe Förderdrücke umzurüsten, indem eine Buchse eingesetzt wird, deren Durchtrittsöffnungen hinsichtlich ihrer Grösse und Position an die Mün-45 düngen der Zu- und Abführleitungen im Gussgehäuse angepasst sind. According to the invention, this object is achieved by a gear pump as defined in claim 1. 2s As a result of these measures, the inlet and outlet openings on the outer gear are spaced further apart than is the case in the cast housing. This results in a larger gap length between the inlet and outlet openings and the backflow that is usual with low-viscosity liquids and high delivery pressures is drastically reduced. To install the bushing, it is only necessary to unscrew or drill out the receiving bore of the conventional pump housing by a few millimeters in order to provide the bushing with the required installation space in the radial direction 35. The size and position of the passage openings in the socket for the supply and discharge lines can be optimally adapted to the specified operating conditions. In particular, there is also the possibility of retrofitting pumps for low-viscosity liquids, in which relatively small, far-apart passage openings are provided, for high-viscosity liquids or for low delivery pressures by using a bushing, the passage openings of which, in terms of their size and position, to the coin -45 fertilize the supply and discharge lines in the cast housing.
Die erfindungsgemässe Zahnradpumpe lässt sich somit in Abhängigkeit von den vorgegebenen Betriebsbedingungen stets auf den optimalen Pumpen-Wirkungsgrad abstimmen, so Schliesslich bietet die Buchse noch den Vorteil, dass sie in einem anderen Werkstoff als das Gussgehäuse ausgeführt werden kann, nämlich als Spezialbronze mit Notlaufeigenschaften. Durch ihre besseren Lagereigenschaften kann sie in höherem Masse zur Mitlagerung des äusseren Zahnrades her-55 angezogen werden, wodurch die Lager entlastet werden und eine längere Lebensdauer erhalten. The gear pump according to the invention can thus always be tuned to the optimum pump efficiency as a function of the specified operating conditions. Finally, the bushing also has the advantage that it can be made of a different material than the cast housing, namely as a special bronze with emergency running properties. Thanks to its better bearing properties, it can be tightened to a greater extent to support the outer gearwheel-55, which relieves the bearing and ensures a longer service life.
Zweckmässigerweise ist die Buchse als einfaches, axial austauschbares Steckelement ausgebildet, so dass sie nach Abnahme des Flanschdeckels aus dem Pumpengehäuse her-60 ausgezogen und durch eine entsprechend andere Buchse ersetzt werden kann. The socket is expediently designed as a simple, axially interchangeable plug element, so that it can be pulled out of the pump housing after removal of the flange cover and replaced by a correspondingly different socket.
Bei den meisten Bauformen der eingangs beschriebenen Zahnradpumpe ist das äussere Zahnrad als Kronenrad ausgebildet. Dabei ist es bekannt, dass sich das Kronenrad mit 65 seiner rückwärtigen Stirnfläche unter Zwischenlage einer drehfest gelagerten Ausgleichsscheibe am Pumpengehäuse abstützt und die Ausgleichsscheibe beidseits mit koaxialen Ringnuten versehen ist, die durch eine Axialbohrung mitein In most designs of the gear pump described above, the outer gear is designed as a crown gear. It is known that the crown gear is supported on the pump housing with 65 of its rear end face with the interposition of a non-rotatably mounted shim and that the shim is provided on both sides with coaxial annular grooves which are provided with an axial bore
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ander verbunden sind und von der Pumpflüssigkeit beaufschlagt sind. Diese Ausgleichsscheibe dient zur Abstützung des Kronenrades gegen die von der Förderflüssigkeit ausgeübte axiale Sprengkraft. Besonders zweckmässig ist es dabei, die dem Kronenrad zugewandte Ringnut über eine nach aussen laufende Radialnut der Ausgleichsscheibe und eine Axialnut im Pumpengehäuse an die Abführleitung der Pumpe anzuschliessen, wobei die Ringnut mit ihren beiden radial benachbarten Ringflächen eine hydraulische Stützfläche aufweist, die der wirksamen Sprengfläche des Kronenrades entspricht. Dadurch ist sichergestellt, dass der Ver-schleiss zwischen dem rotierenden Kronenrad und der stillstehenden Ausgleichsscheibe minimiert und ihre Lebensdauer verlängert wird. are connected and acted upon by the pump liquid. This shim serves to support the crown gear against the axial explosive force exerted by the pumped liquid. It is particularly expedient to connect the ring groove facing the crown wheel to the discharge line of the pump via an outward radial groove of the shim and an axial groove in the pump housing, the ring groove with its two radially adjacent ring surfaces having a hydraulic support surface which corresponds to the effective explosive surface of the Crown gear corresponds. This ensures that the wear between the rotating crown gear and the idle shim is minimized and their service life is extended.
Zusätzlich kann innerhalb der dem Kronenrad zugewandten Ringnut eine weitere Ringnut angeordnet sein, die die unvermeidliche Leckströmung über eine nach innen laufende Radialnut den Lagern der Kronenradwelle zuführt. In addition, a further annular groove can be arranged within the annular groove facing the crown gear, which leads the inevitable leakage flow to the bearings of the crown gear shaft via a radial groove running inward.
Bei einer Ausführungsform hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass die dem Pumpengehäuse zugewandte Ringnut der Ausgleichsscheibe eine hydraulische Stützfläche aufweist, welche die auf der gegenüberliegenden Seite der Ausgleichsscheibe um 10% übersteigt. Dadurch ist ein optimaler Spiel-und Kräfteausgleich zwischen den beweglichen Teilen der Pumpe sichergestellt. Die genannte Ringnut kann in an sich bekannter Weise über einen inneren und einen äusseren O-Ring gegenüber dem Pumpengehäuse abgedichtet werden. In one embodiment, it has proven to be expedient for the annular groove of the compensating disk facing the pump housing to have a hydraulic support surface which exceeds that on the opposite side of the compensating disk by 10%. This ensures an optimal play and force balance between the moving parts of the pump. Said annular groove can be sealed off from the pump housing in a manner known per se via an inner and an outer O-ring.
Schliesslich ist es günstig, dass die Ausgleichsscheibe von der Buchse umgeben ist. Denn dadurch erhält man eine bleibende, definierte hintere Anschlagfläche für die axial einzusteckende Buchse. Finally, it is favorable that the shim is surrounded by the bush. Because this gives you a permanent, defined rear stop surface for the axially insertable socket.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt: Further details of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing; shows:
Fig. 1 einen Axialschnitt der neuerungsgemässen Zahnradpumpe; 1 shows an axial section of the gear pump according to the innovation;
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II—II in Fig. 1; FIG. 2 shows a cross section along the line II-II in FIG. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Buchse; Fig. 3 is a side view of the socket;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausgleichsscheibe; Fig. 4 is a plan view of the shim;
Fig. 5 einen vergrösserten Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4. 5 shows an enlarged section along the line V-V in FIG. 4.
In einem Pumpengehäuse 1 ist über Nadellager 2 und 3 eine Welle 4 gelagert, die an ihrem freien Ende antreibbar ist. An ihrem anderen Ende trägt sie das äussere Zahnrad 5 in Form eines verzahnten Zylinders. Das Zahnrad 5 läuft in einer zylindrischen Buchse 6, die in einer koaxialen Ausdrehung des Pumpengehäuses angeordnet ist. Innerhalb des äusseren Zahnrades 5, jedoch exzentrisch zu ihm gelagert, sitzt ein inneres Zahnrad 7, das in seinem oberen Bereich mit dem äusseren Zahnrad 5 kämmt. Das innere Zahnrad 7 ist auf einer Achse 8 gelagert, die ihrerseits an einem mit dem Pumpengehäuse verschraubten Flanschdeckel 9 befestigt ist. A shaft 4, which can be driven at its free end, is mounted in a pump housing 1 via needle bearings 2 and 3. At its other end, it carries the outer gear 5 in the form of a toothed cylinder. The gear wheel 5 runs in a cylindrical bushing 6, which is arranged in a coaxial rotation of the pump housing. Inside the outer gear 5, but mounted eccentrically to it, sits an inner gear 7, which meshes with the outer gear 5 in its upper region. The inner gear 7 is mounted on an axis 8, which in turn is attached to a flange cover 9 screwed to the pump housing.
Fig. 2 verdeutlicht die exzentrische Zuordnung des äusseren und des inneren Zahnrades 5 bzw. 7. Sie zeigt ausserdem, dass in dem durch die Exzentrizität gebildeten Spalt ein Kreissegment 9a angeordnet ist, das einstückig mit dem Flanschdeckel 9 verbunden ist. Dadurch werden oberhalb und unterhalb des Kreissegmentes 9a geschlossene Kammern gebildet, in denen das Fördermedium je nach Drehrichtung der Zahnräder 5 und 7 von der einen zur anderen Seite des Pumpeninnenraumes befördert wird. Fig. 2 illustrates the eccentric assignment of the outer and the inner gear 5 and 7. It also shows that a circle segment 9a is arranged in the gap formed by the eccentricity, which is integrally connected to the flange cover 9. As a result, closed chambers are formed above and below the circular segment 9a, in which the pumped medium is conveyed from one side to the other of the pump interior depending on the direction of rotation of the gear wheels 5 and 7.
Die zu beiden Seiten des Pumpeninnenraumes mündenden Zu- bzw. Abführleitungen sind mit 10 bzw. 11 bezeichnet. Ihr Öffnungsquerschnitt ist in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Anordnung und die Grösse der Mündungen der Zu- bzw. Abführleitung im Gussgehäuse 1 ist in bekannter Weise so gewählt, dass sie sich über einen grossen Umfangsbereich des äusseren Zahnrades 5 erstrecken, damit sich die Pumpe durch einen hohen Liefergrad auszeichnet. Neuerungsgemäss sitzt jedoch das äussere Zahnrad 5 nicht 5 unmittelbar im Gussgehäuse 1, sondern in der zylindrischen Buchse 6. Die Buchse 6 ist als axial einsteckbares, leicht austauschbares Steckelement ausgebildet und drehfest im Gussgehäuse geführt. Es weist an seinen gegenüberliegenden Seiten Durchtrittsöffnungen 12 und 13 zu den Zu- bzw. io Abführleitungen 10 bzw. 11 auf. Die Winkellage und die Grösse dieser Durchtrittsöffnungen ist so bemessen, dass Spaltströmungen, die aufgrund des Druckgefälles zwischen den Pumpenanschlüssen von der Druckseite zur Saugseite zurückströmen, einen wesentlich längeren Spalt entlang der 15 Hülse 6 zurücklegen müssen, als wenn das äussere Zahnrad 5 unmittelbar im Gussgehäuse laufen würde, wo der Abstand zwischen Saug- und Druckseite wesentlich geringer ist. The supply and discharge lines opening on both sides of the pump interior are designated 10 and 11 respectively. Their opening cross section is indicated in Fig. 1 by a dashed line. The arrangement and the size of the mouths of the feed and discharge line in the cast housing 1 is selected in a known manner so that they extend over a large circumferential area of the outer gear 5 so that the pump is characterized by a high degree of delivery. According to the innovation, however, the outer gear 5 is not 5 directly in the cast housing 1, but in the cylindrical bushing 6. The bushing 6 is designed as an axially insertable, easily exchangeable plug element and is guided in the cast housing in a rotationally fixed manner. It has through openings 12 and 13 on its opposite sides to the supply and discharge lines 10 and 11, respectively. The angular position and the size of these through openings is dimensioned such that gap flows which flow back from the pressure side to the suction side due to the pressure drop between the pump connections have to cover a much longer gap along the sleeve 6 than if the outer gearwheel 5 ran directly in the cast housing would where the distance between the suction and pressure side is much smaller.
Die Buchse 6 ermöglicht es somit, die Zahnradpumpen mit dem herkömmlichen Gussgehäuse, das auf einen hohen 20 Liefergrad ausgerichtet ist, reversibel so umzurüsten, dass sie auch für niederviskose Flüssigkeiten und hohe Förderdrücke geeignet sind. The bushing 6 thus makes it possible to reversibly convert the gear pumps with the conventional cast housing, which is designed for a high degree of delivery, so that they are also suitable for low-viscosity liquids and high delivery pressures.
Fig. 3 zeigt die Buchse 6 in Einzeldarstellung. Man erkennt dabei die in ihrer Breite auf die Axialerstreckung der Verzah-25 nung abgestimmte Durchtrittsöffnung 12. Um eine möglichst verlustarme Durchströmung zu ermöglichen, sind beide Durchtrittsöffnungen an der Aussenseite der Buchse 6 durch eine Ausfräsung nach oben erweitert. Fig. 3 shows the socket 6 in an individual representation. One recognizes the passage opening 12 which is matched in its width to the axial extent of the toothing. In order to allow a flow with as little loss as possible, both passage openings on the outside of the bushing 6 are widened upwards by milling.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zwischen der rückwärtigen 3# Stirnfläche des äusseren Zahnrades 5 und dem Pumpengehäuse 1 angeordnete Ausgleichsscheibe 14. Sie weist auf ihrer in Fig. 4 dargestellten, dem Zahnrad 5 zugewandten Seite zwei Ringnuten 15 und 16 auf, wobei die äussere Ringnut 15 mit den beiden ihr benachbarten Ringflächen 14a und 14b 35 zur Erzeugung einer hydraulischen Stützkraft dienen, die das äussere Zahnrad 5 gegen den in der Verzahnung herrschenden Sprengdruck des Fördermittels axial abstützt. Hierzu weist die Ringnut 15 eine radial verlaufende Nut 15a auf, die in eine zeichnerisch nicht näher dargestellte Axialnut 40 in der Buchse 6 mündet und von dort mit der unter dem Förderdruck stehenden Flüssigkeit versorgt wird. 4 and 5 show a shim 14 arranged between the rear 3 # end face of the outer gear 5 and the pump housing 1. It has two ring grooves 15 and 16 on its side shown in FIG. 4 facing the gear 5, the outer annular groove 15 with the two ring surfaces 14a and 14b 35 adjacent to it serve to generate a hydraulic supporting force which axially supports the outer gear wheel 5 against the explosive pressure of the conveying means prevailing in the teeth. For this purpose, the annular groove 15 has a radially extending groove 15a, which opens into an axial groove 40 (not shown in the drawing) in the bushing 6 and is supplied from there with the liquid under the delivery pressure.
Ferner weist die Ausgleichsscheibe 14 in der Ringnut 15 eine Bohrung 17 zu der in Fig. 5 erkennbaren rückwärtigen Ringnut 18 auf. Die hydraulisch wirksame Fläche dieser 45 Ringnut 18 ist so bemessen, dass sie die aus der Ringnut 15 und den beiden angrenzenden Ringflächen 14a und 14b gebildete Stützfläche auf der gegenüberliegenden Seite der Ausgleichsscheibe um 10% übersteigt. Dadurch wird das äussere Zahnrad 5 mit etwa 10% der Sprengkraft auf das innere so Zahnrad 7 geschoben und gleicht damit das durch die Sprengkraft entstehende axiale Spiel zwischen den beiden Zahnrädern sowie zwischen der Ausgleichsscheibe 14 und dem äusseren Zahnrad 5 als auch zwischen dem inneren Zahnrad 7 und dem Flanschdeckel 9 aus. Ebenso kompen-55 siert die Ausgleichsscheibe einen auftretenden axialen Ver-schleiss. Furthermore, the shim 14 in the annular groove 15 has a bore 17 to the rear annular groove 18 shown in FIG. 5. The hydraulically effective surface of this 45 annular groove 18 is dimensioned such that it exceeds the support surface formed by the annular groove 15 and the two adjacent annular surfaces 14a and 14b on the opposite side of the shim. As a result, the outer gear 5 is pushed onto the inner gear 7 with approximately 10% of the explosive force and thus equalizes the axial play caused by the explosive force between the two gear wheels and between the shim 14 and the outer gear 5 and also between the inner gear 7 and the flange cover 9. The compensating washer also compensates for any axial wear that occurs.
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Ausgleichsscheibe 14 innerhalb der Buchse 6 angeordnet und in ihrem Zentrum auf der Welle 4 geführt. Zu ihrer Verdrehsicherung ist sie über einen Stift 19 60 mit dem Pumpengehäuse verstiftet. As shown in FIG. 1, the shim 14 is arranged inside the bush 6 and is guided on the shaft 4 in its center. To prevent it from rotating, it is pinned to the pump housing via a pin 19 60.
Zusammenfassend besteht der Vorteil der Neuerung darin, dass durch einfaches Einsetzen einer Buchse mit entsprechend angeordneten Durchtrittsöffnungen die Pumpe optimal an die Druck- und Viskositätsverhältnisse der För-65 derflüssigkeit angepasst werden kann, ohne dabei die Gusskonstruktion des Gehäuses ändern zu müssen. Die innerhalb der Buchse angeordnete Ausgleichsscheibe führt zur axialen Entlastung des äusseren Pumpenzahnrades und seiner Lager In summary, the advantage of the innovation is that by simply inserting a socket with appropriately arranged through openings, the pump can be optimally adapted to the pressure and viscosity conditions of the conveying liquid without having to change the cast construction of the housing. The shim located inside the bush leads to the axial relief of the outer pump gear and its bearings
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und erhöht somit die Lebensdauer der Pumpe. Weiterhin werden durch die 10%ige axiale Andrückung des äusseren Zahnrades zum inneren Zahnrad hin die sonst auftretenden axialen Spalte minimiert und damit auch bei sehr niederviskosen Flüssigkeiten die Leckverluste reduziert und entsprechend hohe Drücke ermöglicht. and thus increases the life of the pump. Furthermore, the 10% axial pressure of the outer gear towards the inner gear minimizes the axial gaps that otherwise occur, thus reducing leakage losses even with very low-viscosity liquids and allowing correspondingly high pressures.
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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased | ||
| PL | Patent ceased |