DE1958225A1

DE1958225A1 - Druckbelastete Pumpe

Info

Publication number: DE1958225A1
Application number: DE19691958225
Authority: DE
Inventors: Keresman Jun Michael A; Norlin Francis E
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1969-11-20
Publication date: 1970-06-18
Also published as: DE1958225C3; GB1273246A; DE1958225B2; FR2025236A1; US3528756A

Description

dr.ing. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAlJCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN 1958225

ZTTSTELLUNGSANSGHRIFT: HAMBURG 36 · NEPEB WALI -ti

TEI.. 307428 UND 364115

Borg-Warner Corporation telegr. negedafatent ham β υ hg

200 South. Michigan Avenue München 15 · mozartstr. 23

Chicago, 111. 60604/USA

TEL. 5 38 05 88 TBtEOH-TiEGEDAPATEIiT MÜNCHEN

Hamburg, 17. November 1969 Druekbelastete Pumpe'

Die Erfindung bezieht sich auf druckbelastete Zahnradpumpen, insbesondere auf solche mit getrennt ausgebildeten Gleitlagern und druckbelasteten Pumpendichtungen.

Bestimmte Formen von druckbelasteten Zahnradpumpen enthalten auf gegenüberliegenden Seiten der Pumpenzahnräder angeordnete einstückig ausgebildete Elemente, die sowohl die Gleitlager zur lagerung der Zahnräder als auch die druckbelasteten Pumpendichtungen bilden, die eine Dichtung gegenüber den Zahnradseitenflächen bewirken, um einen wirksamen'Pumpenbetrieb zu ermöglichen. Eines dieser jeweils mit einem solchen Zahnrad verbundenen Elemente ist zur Bildung der erforderlichen Druckbelastung axial bewegbar.

Pumpen einer weiterentwiokelten Konstruktion weisen getrennt ausgebildete Lager- und Pumpendichtungselemente auf,

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- die eine Fehlausrichtung zwischen den Zahnradgleitlagern und den Zahnradseitenflächen ausgleichen. In derartigen Konstruktionen ist in dem Pumpengehäuse zur Bildung eines jeden Gleitlagers eine stationäre Hülse befestigt. Jede einzelne Hülse wird von einer gesonderten Pumpendichtung umgeben, die eine planare Oberfläche aufweist, welche dichtend an die Zahnradseitenfläche anliegt. Es ist jeweils eine der den einzelnen Zahnrädern zugeordneten Pumpendichtungen axial beweglich und gegen das Pumpenzahnrad druckbelastet, um zwischen den planeren Oberflächen der Pumpendichtung und den Zahnradseitenflächen eine wirksame Abdichtung zu bilden. Bei der Entwicklung von druckbelasteten Zahnradpumpen mit getrennten Lagern und Pumpendichtungen besteht eine Schwierigkeit in der Schaffung einer angemessenen Schmierung für die Pumpenzahnradgleitlager. Der Strömungsmitteldruckgradient, der an den Pumpenzahnraderη herrscht, erzeugt eine Zone der Lastkonzentration auf jedem Gleitlager, das in Richtung auf die Einlaßseite der Pumpe versetzt ist. Dieser Faktor und die Arbeitsbedingungen, beispielsweise hohe Arbeitstemperaturen, niedrige Strömungsmittelviskosität oder schlechte Schmierfähigkeit machen die bekannten Schmieranordnungen für alle Pumpzwecke ungeeignet.

Die Schmierung der Gleitlager ist normalerweise durch einen hydrodynamischen -PiIm gepumpten Strömungsmittels vor-

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gesehen, der zwischen die Lager und die Lagerbohrung gerichtet ist. In kennzeichnender Weise tritt das Strömungsmittel aus der Förderseite der Pumpe ein und bildet einen sich um das Gleitlager herum erstreckenden Schmierfilm. Andererseits strömt Strömungsmittel von dem Pumpenhohlraum über die Gleitlagerbohrung zum Pumpeneinlaß. In jedem Falle ist festgestellt worden, daß häufig, insbesondere bei beschwerlichen Arbeitsbedingungen wie z. B. den im vorhergehenden beschriebenen, der hydrodynamische Film nicht ausreicht, um die Lagerbohrungen vor übermäßiger Abnutzung an den Zonen der Lastkonzentration zu bewahren. Infolgedessen treten vorzeitig Lagerbrüche auf.

Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, eine Druckbelastete Pumpe mit getrennt ausgebildeten Gleitlagern und druckbelasteten Pumpendichtungen zu schaffen, die eine verbesserte Anordnung zur Schmierung der Gleitlager, insbesondere im Bereiche der Eastkonzentration der Lagerbohrungen einschließt.

Ein weiteres bedeutendes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Form einer druckbelasteten Pumpe mit getrennVausgebildeten Gleitlagern und druckbelasteten Pumpendichtungen, welche eine Hybrid-Schmieranordnung einschließt, die sowohl eine hydrodynamische als auch eine hydrostatische Schmierung der Lager und Gleit-

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lager gewährleistet.

Die Erfindung schafft eine kombinierte hydrodynamische und hydrostatische Schmierung der Gleitlager-einer druckbelasteten Pumpe mit getrennt ausgebildeten Gleitlagern und druckbelasteten Pumpendichtungen.

Die Gleitlagerbohrungen sind mit Kanälen versehen, die mit einer Quelle gepumpten Strömungsmittels in Terbindung stehen, das zwischen die Zahnradgleitlager und die Lagerbohrungen gerichter ist, um einen hydrodynamischen Schmierfilm zu bilden. Zwischenräume zwischen den Pumpenbestandteilen und den in dem Pumpengehäuse sowie den Gleitlagern gebildeten Kanälen bilden gemeinsam Förderdruck und den Zonen der Lastkonzentration der Gleitlagerbohrungen, um eine hydrostatische Schmierung der Gleitlager an diesen kritisch belasteten Bereichen vorzusehen.

Die besonderen Meimale und Vorteile der Erfindung sind leicht aus der folgenden Beschreibung bei Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch die druckbelastete Pumpe mit getrennt ausgebildeten Gleitlagern und druckbe las testen Pumpendichtungen zur Erläuterung der Grundsätze der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen umgedrehten Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung allgemein nach der Linie II-II

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der Pig. 1 und nach den Linien 2-2 der Pig. 4 und 5j

Pig. 3 einen Schnitt durch die in Pig. 1 gezeigte Vorrichtung allgemein nach der Linie 3-3 der Pig. 1;

Pig. 4 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Pig allgemein nach der Linie 4-4 der Pig. 1;

Pig. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Pig. 1 allgemein nach der Linie 5-5 der Pig. 1;

Pig. 6 einen Schnitt durch die in Pig. 1 gezeigte Vorrichtung allgemein nach der Linie 6-6 der Pig. 1.

Die Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform der druckbelasteten Pumpe zur Erläuterung der Grundsätze der Erfindung. Die Pumpe 11 umfaßt einen Hauptabschnitt 13 und einen Schließkörper 15. Diese Teile sind bei 17 mittels Bolzen aneinander befestigt und bilden so den Pumpenhohlraum mit zwei parallen Bohrungen oder Pumpenzahnradkammern 19 und 20. In dem Giäuseteil 13 sind entsprechende Einlaß- und Auslaßöffnungen 21 und 22 gebildet, die am besten aus Pig. 4 ersichtlich sind, und die mit den Pumpenzahnradkammern in Verbindung stehen.

Der durch dem Gehäuseteil 13 gebildete Pumpenhohlraum schließt ferner zwei Lageraufnahmebohrungen 23 und 25 von verkleinertem Durchmesser ein, die jeweils koaxial mit einer der Pumpenzahnradkammerbohrungen verlaufen und zu diesen benach-

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bart angeordnet sind. Durch den Gehäuseteil 13 erstreckt sich in Verbindung mit der lageraufnahmebohrung 25 eine Öffnung 27.

In dem Pumpenhohlraum sind innerhalb der Zahnradkammern und 20 zwei miteinander kämmende Pumpenzahnräder 31 und

33 angeordnet. Die Zahnräder schließen parallele Seiten- ^ flächen 34 ein, die sich lotrecht zur Drehachse der Zahnräder erstrecken.

Zu den Zahnrädern gehören ferner an die angeformte hohle Zapfen 35 und 37, die sich von den Zahnradseitenflächen

34 axial nach außen erstrecken, und die Zahnräder innerhalb der Pumpe drehbar lagern. Ein Zahnrad 33 ist in den Zapfen mit. einer inneren Keilnut zur Aufnahme einer Antriebswelle 39 versehen. In'der Öffnung 27 ist eine Dichtung 41 angeordnet, die eine Strömungsmitteldichte Abdichtung zwi-

|l sehen der Welle 39 und dem Hauptpumpengehäuseteil 13 bildet. Die Drehbewegung der Antriebswelle aufgrund einer äußeren Kraftquelle (nicht gezeigt) verursacht eine Drehbewegung der miteinander kämmenden Zahnräder und demzufolge ein Pumpen von Strömungsmittel zwischen den Einlaß- und Förderöffnungen.

Die Pumpenzahnrader 31 und 32 sind wirksam innerhalb der Pumpe 21 durch die Lager- und Pumpendichtunsanordnungen 43 und 45 gelagert, die auf den gegenüberliegenden Seiten

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jedes Pumpenzahnrades, die Zapfen 35 und 37 umgeben, angeordnet sind.

Die Lager- und Pumpendichtungsanordnungen 43 und 45, die dem einen der Zahnräder 31 und 33 zugeordnet sind, sind im wesentlichen mit den dem anderen Zahnrad zugeordneten Anordnungen identisch. Es wird daher nur die Anordnung 43 und die dem Zahnrad 33 zugeordnete Anordnung 45 ausführlich beschrieben, und es ist selbstverständlich, daß diese Beschreibung ebenso anwendbar ist auf die Anordnungen 43 und 45 in Verbindung mit dem Zahnrad 31.

Die Pig. 1 und 2 zeigen die Lager- und Pumpendichtungsanordnung 43 in Verbindung mit dan Pumpenzahnrad 33 einschließlich eines ringförmigen Gleitlagers 47, das in die Lageraufnehmebohrung 25 hineingepreßt ist. Das Gleitlager 47 bildet eine zylindrische Lagerflache 49, die das Gleitlager 35 des Pumpenzahnrades drehbar lagert.

Die Lager- und Pumpenabdichtungsanordnung 43 umfaßt ferner eine ringförmige Pumpendichtung 51> die dem Gleitlager 47 zugeordnet ist und den Lagerzapfen 35 umgibt. Die Pumpenab-dichtung umfaßt eine im wesentlichen ebene Abdichtungsfläche 53, die am besten aus der Fig. 3 ersichtlich ist und dichtend an die zugeordnete Pumpenzahnradseitenfläche 34 anliegt.

Die Pumpendichtung 51 besitzt eine innere zylindlsche Ober-

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fläche, die den Zapfen 35 umgibt und mit dem Zapfen zusammen einen ringförmigen Durchgang 59 bildet. Die ebene Dichtungsfläche 53 der Pumpendichtung 51 west eine Nut auf, die mit dem Kanal 59 in Verbindung steht, der annähernd zum Teilungspunkt der miteinander kämmenden Zahnräder führt.

Die Pumpendichtung 51 schließt außerdem eine äußere Umfangsfläche 61 ein, die so ausgebildet ist, daß sie der die Pumpenkammer begrenzenden Bohrung 20 entspricht und mit nur geringstem Spielraum in die Bohrung hineinpaßt, der zum Zusammenbau der Pumpe erforderlich ist. Die Pumpendichtung 51 ist im wesentlichen stationär und stößt gegen die in dem Hauptgehäuse 13 zwischen der Bohrung 20 und der Lageraufnahmebohrung 25 gebildeten Stufe an.

Die äußere Umfangsfläche 61 der Pumpendichtung weist außerdem einen abgeflachten Abschnitt 63 auf. Die flachen Abschnitte der Pumpendichtungen sind die Flächenberührung angeordnet, um eine Drehbewegung während des Betriebes zu verhindern (siehe Fig. 3).

Außerdem ist die äußere Umfangsfläche 61 der Pumpendichtung 51 mit einer abgerundeten Oberfläche versehen, die mit dem Pumpenhauptgehäuseteil 13 zusammen einen Durchgang 67 bildet.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung der Lager- und Pumpendichtungsanordnung 47, -die dem Gleitlagerzapfen 37 zuge-

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opdnet ist. Zu dieser Anordnung gehört ein Gleitlager 69 mit einer inneren zylindrischen oder lagerfläche 71, die den Gleitlagerzapfen 37 drehbar lagert. Das Gleitlager 69 liegt innerhalb der parallelen Bohrung 20 und besitzt eine äußere Umfangsflache 73, die allgemein zylindrisch ausgebildet und so bemessen ist, daß sie einen Einsatz des Gleitlagers in die Bohrung gestattet. Die äußere Umfangsflache des"Gleitlagers besitzt einen flachen Abschnitt 74, der so angeordnet ist, daß er in Passberührung mit dem entsprechenden Gleitlager 69 in der Bohrung 19 kommt, um die Drehbewegung der Gleitlager zu verhindern.

Ein Ende des Gleitlagers 69 im Bereiche des Pumpenzahnrades 33 besitzt einen abgestuften Abschnitt 75, der eine radial gerichtete Oberfläche 77 begrenzt. Um die Oberfläche 77 herum sind mehrere axial gerichtete Taschen 79 gebildet.

Das gegenüberliegende Ende des Gleitlagers 69 besitzt eine radiale Fläche 81, die in Berührung mit dem Schließkörper 15 angeordnet ist, um eine Bewegung der Gleitlager in Richtung von den Pumpenzahnrädern 31 und 33 fort zu verhindern.

Zwischen dem Stufenabschnitt 75 und der radialen Oberfläche 81, ist das Gleitlager 69 mit einer Hut versehen,

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die einen sich um die Außenumfangsflache 73 herum erstreckenden Kanal 83 begrenzt.

Die Lager- und Pumpendichtungsanordnung 47 "besitzt außerdem eine druckbelastete Pumpendichtung 85, die dem Gleitlager 69 zugeordnet ist und einen der Gleitlagerzapfen 37 umgibt. Die Pumpendichtung besitzt eine im wesentlichen planare Dichtungsfläche 87, wie am besten aus der Pig. 4 ersichtlich ist, und die zugeordneten Pumpenzahnradseitenflachen 34 dichtend berührt.

Die Pumpendichtung 85 besitzt eine zylindrische Innenfläche, die den Zapfen 37 umgibt und mit dem Zapfen einen ringförmigen Kanal 89 bildet. Wie aus Pig. 4 ersichtlich, besitzt die planare Dichtungsfläche 87 eine !Tut 90, die mit dem Kanal 89 in Verbindung steht und sich radial etwa bis zu dem Punkt erstreckt, an dem sich die sich drehenden und miteinander kämmenden Zahnräder trennen.

Die Pumpendichtung 85 weist außerdem eine Außenumfangsfläche 91 auf, die im wesentlichen zylindrisch ist und der Form der Bohrung 20 entspricht und so bemessen ist, daß eine Axialbewegung innerhalb der Bohrung möglich ist. Die Außenurafangsfläche 91 besitzt außerdem einen abgeflachten Abschnitt 93. Die Pumpendichtungen 85 sind inner-

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haltt der Bohrungen 19 oder 20 so angeordnet, daß die Oberflächen 93 in Fläehenberührung miteinander sind, um eine Drehbewegung der Pumpendichtungen zu Terhindern, wie es die Fig. ~4 zeigt. Sie können sich jedoch in axialer Richtung mit Bezug auf die Gleitlager 69. frei bewegen.

Die Pumpendichtung 85 besitzt einen axial verlaufenden Abschnitt, der den abgestuften Abschnitt 75 des Gleitlagers 69 überlagert und eine radial gerichtete Treibfläche 95 aufweist, die der radialen Fläche 77 zugewendet und mit Absand von ihr angeordnet ist. Diese beiden Oberflächen bilden eine Druckbelastungskammer 97.

In einer der Pumpendichtungen 85 ist ein einzelner Kanal 99 gebildet, wie am besten aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, der die Druckbelastungskammern 97 mit einer Quelle des gepumpten Strömungsmittels im wesentlichen beim Förderdrück oder Auslaßdruck verbindet. Während des Pumpenbetriebes übt das unter Druck stehende Strömungsmittel eine axial gerichtete Kraft auf die Pumpendichtungen 85 aus und drückt sie in eine Richtung auf die Pumpenzahnrader 31 und 33 zu. Das auf die leibflächen 95 einwirkende unter Druck stehende Strömungsmittel drückt die planaren Dichtungsflächen 87 zur Abdichtung gegen die parallelen Seitenflächen 34 der Zahnräder und drückt die Zahnräder gegen die Pumpendichtungen 51. Diese Tätigkeit veranlaßt wiederum die planaren Dichtungsflächen 53» die parallelen Seitenflächen der Zahnräder 31 und 33 zu

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erfassen. Auf diese Weise wird eine leistungsfähige und gut abgedichtete Pumpenkammer gebildet, um die Pumpverluste auf ein Minimum herabzusetzen. Die Federn 100, die in den Taschen 79 angeordnet sind, schaffen eine zusätzliche Belastung der Pumpendichtungen gegen die Zahnradseitenflächen.

Zwischen dem abgestuften Abschnitt 75 der Gleitlager 69 und dem axial verlaufenden Abschnitt der Pumpendichtungen 85 ist eine O-Ringdiehtung 101 vorgesehen, um ein Lecken des unter Druck stehenden Strömungsmittels aus den druckbelasteten Kammern 97 heraus zu verhindern.

Die Schmierung der Gleitlagerbohrungsflächen 49 und 71 wird durch eine Hydridanordnung durchgeführt, die das gepumpte Strömungsmittel zwischen die Lagerflächen und Lagerzapfen lenkt, um sowohl ein hydrodynamisches als auch ein hydrostatisches Anheben zu gewährleisten. Das hydrodynamische Anheben wird durch das gepumpte Strömungsmittel vorgenommen, welches während des Pumpbetriebes zwischen die Lagerbohrungen und die Lagerzapfen gelenkt wird und einen sich um die Lagerflächen herum erstrekkenden hydrodynamischen Film entwickelt.

Der Druckgradient, der zwischen der Pumpenforderseite und dem Pumpeneinlaß vorhanden ist, erzeugt,überschüssige Kräfte zur Einwirkung auf die Pumpenzahnräder 31 und 33 und die zugeordneten Lagerzapfen 35 und 37* was eur Folge

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liat, daß die Pumpenbestandteile sich innerhalb des Gehäuses 13 radial zur Einlaßseite der Pumpe hin verschieben. Diese Kräfte erzeugen zwischen den Lagerzapfen 35 und 37 und den Lagerbohrungsflächen 49 und 71 einen Lastkonzentrationsbereich längs den mit C in den Figuren 5 und 6 bezeichneten imaginären Linien. Um für die erhöhte Belastung der Lagerzapfen mit Bezug auf die Gleitlager einen Ausgleich zu schaffen wird gepumptes Strömungsmittel im wesentlichen beim Förderdruck an die Lager in diesen Belastungszonen herangeführt. Das gepumpte Strömungsmittel sorgt für ein hydrostatisches Anheben und wirkt der auf die Zapfen einwirkenden Kraft entgegen. Auf diese Weise ist eine angemessene Schmierung der Lagerzapfen und Lager auch unter den ungünstg-, sten Betriebsbedingungen sichergestellt.

In der dargestellten Ausfuhrungsform wird der hydrodynamische Film, der eine Schmiermitteltrennung zwischen den Lagerzapfen 35 und 37 der Lagerflachen 49 und 71 schafft, unter Verwendung eines unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel gebildet. Jede der Gleitlageroberflächen 49 und 71 ist mit einer Hut oder Ausnehmung 103 versehen, die sich in Längsrichtung der Lager erstreckt (siehe Fig. 5 und 6). Diese Nuten stehen mit Abschnitten des Pumpenhohlraums, die mit 105. bezeichne- t und mit axialem Abstand nach außen von den GIeitIa-

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gern angeordnet sind, und mit ringförmigen Kanälen 59 und 89 in Verbindung. Die mit 105 bezeichneten Bereiche stehen mit dem Strömungsmittel in Verbindung, das durch dem Hauptpumpengehäuseabschnitt 13 vorhandene Kanäle (nicht gezeigt) in d.en Purapeneinlaß eintritt.

Die Hüten 60 und 90 in den planaren Dichtungsflächen der Pumpendichtungen 51 und 85 bringen wiederum die Ringförmigen Kanäle 59 und 89 mit der Einlaßseite der Pumpe an dem Punkt der Trennung äse miteinander kämmenden und sich drehenden Zahnräder in Verbindung. Sowie sich die miteinander kämmenden Zahnräderzähne auseinanderbewegen, bilden sie kurzzeitig eine Kammer von sich vergrößerndem Volumen. Hierdurch wird ein Vakuum oder eine Druckminderung erzeugt, die dazu führt, daß das gepumpte Strömungsmittel aus dem Einlaß der Pumpe durch die Abschnitte 105 des Pumpenhohlraums, durch die Muten 105 in den Gleitlagern und durch die ringförmigen Kanäle 59 und 89 sowie die !Tuten 60 und 90 zur Einlaßseite der Pumpe strömt, und zwar an dem Punkt der Trennung der Zahnräderzähne. Eine relative Drehbewegung zwischen den Zapfen 35 und sowie den Lagerbohrungsoberflächen 49 und 71 zieht den Schmiermittelfilm zwischen die Oberflächen zur Ermöglichung eines hydrodynamischen Anhebens.

Während in der erläuterten !.usführungeform zur Bildung

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der hydrodynamischen Schmierung das unter nMrigem Druck stehende Strömungsmittel benutzt wird, welches über die Gleitlager in Richtung auf die Pumpenzahnräder strömt, kann jede beliebige bekannte Anordnung einer hydrodynamischen Schmierung benutzt werden. Z. B. können die. Nuten 60 und 90 in den planaren Dichtungsflächen der Pumpendichtungen 51 und 85 wahlweise so gelenkt werden, daß sie mit der Pumpenförderseite in Verbindung kommen. Dann strömt das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel in die ringförmigen Kanäle 59 und 89 sowie in die Hüten 103 ein, um eine hydrodynamische Schmierung zu gewährleisten.

Die hydrostatische Schmierung der Lastkonzentrationszonen wird dadurch erreicht, daß man unter hohem Druck stehendes gepumptes Strömungsmittel in die kritischen Bereiche hineinlenkt, um den Kräften entgegenzuwirken, die die Lagerzapfen an diesen Punkten in Richtung auf die Lagerböhrungsoberflachen drücken.

Fig. 2 zeigt den Hauptgehäuseabschnitt 13 der Pumpe mit zwei Kanälen 107, die mit den Kanälen 67 in Verbindung stehen, die durch die sich um die Pumpendichtungen 51 herum erstreckenden Abrundung gebildet sind. Die Kanäle 107 sind an den Lageraufnahmebohrungen 23 und 25

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offen, und zwar etwa in der Mitte zwischen den Enden der Lagerbohrungen. Die Lagerbohrungen 47 schließen Kanäle 109 ein, die an dem lußenumfangsflachen der Bohrungen offen sind und mit den Kanälen 107 des Hauptgehäuseabschnitts 13 flüchten. Zwischen jedem Gleitlager und den Lageraufnahmebohrungen 23 und 25 ist eine 0-Ringdichtung 111 angeordnet, um Leck- und Wirkverluste der hydrostatischen Schmierung zu verhindern.

Die Kanäle 109 erstrecken sich in Richtung auf die Gleitlagerbohrungsflächen 49 zu und endigen in einer axial verlaufenden Hut 113, die an dem Punkt der Lastkonzentration gebildet ist (sEhe Pig. 5).

Diese letztgenannten Nuten bilden Mittel zur Verteilung des unter hohem Druck stehenden gepumpten Strömungsmittels zwischen dem Lagerzapfen und den Gleitlagerbohrungsoberflächen.

Wie bereits oben erwähnt, verursacht der Druckgradient zwischen den Pörder- und Einlaßbereichen der Pumpe eine Terschiebung der Pumpenbestandteile in Querrichtung auf den Pumpeneinlaß zu längs der in den Pig. 5 und 6 mit 0 bezeichneten Wirklinien. Dieses ist zutreffend nicht nur für die den Pumpenzahnrädern 31 und 33 zugeordneten Gleitlagerzapfen 35 und 37 und die Lager 47 und 69, sondern ist ebenso anwendbar auch auf die Pumpendichtungen 51. Das unter hohem Druck stehende gepumpte Strömungs-

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mittel tritt in den lichten Raum zwischen den Pumpenzahnradkammerbohrungen 19 und 20 und den zylindrischen äußeren Umfangsflachen 61 ein und verursacht eine Verschiebung der Pumpendichtungen in Richtung auf die Einlaßseite der Pumpe zu. Der lichte Raum zwischen den äußeren ümfangsflächen 61, der Pumpendichtungen und den Abschnitten 19 und 20 bilden dadurch einen Durchlaßkanal 119, der am besten aus den Pig. 2 und 3 ersichtlich ist, und der mit der Vorderseite der Pumpe und mit den Kanälen 67 in Verbindung steht.

Es ist zu beachten, daß die Durchlaßkanäle 119 in den beigefügten Zeichnungen zur besseren Erläuterung stark vergrößert gezeigt sind.

Durch die Durchlaßkanäle 119 strömt unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel in die Nuten 67 ein. Das unter Druck stehende Strömungsmittel strömt dann über den Außenurafang der Pumpendichtungen und tritt mit den Kanälen 107 in Verbindung. Danach strömt das Strömungsmittel durch die Kanäle 107 und in die Kanäle 109 hinein, die in den Lagerbohrungen 47 gebildet sind, sowie in die axial verlaufenden Nuten 113.

Die Lastkonzentrationszonen werden dadurch dem gepumpten Strömungsmittel unter Förderdruck unterworfen. Das Strömungsmittel wirkt zwischen den Gleitlagerbohrungen 40 und den Gleitlagerzapfen 35 entgegen der Kraft, die

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die Gleitlager in diesen Belastungszonen gegen die Lagerflächen drücken.

Die Gleitlager 69 sind jeweils mit Kanälen 115 versehen, die zu den Kanälen 83 hin geöffnet sind, welche sich um die Außenumfangsflachen 73 der Lager herum erstrecken. Die Kanäle_r115 stehen, wie am besten aus der Pig.. 6 ersichtlich, mit axial verlaufenden Hüten 117 ähnlich den .Nuten 113 der Gleitlager 47 in Verbindung. Diese Kanäle sind an den Lastkonzentrationszonen zwischen den Zapfen 37 und den Lagerbohrungsflachen 71 gebildet.

Eine Querverschiebung der Pumpenbestandteile in Richtung auf die Einlaßseite der Pumpe führt zu einer Erweiterung des lichten Raumes zwischen den äußeren Umfangsflächen 73-der Gleitlager 69, der Bohrungen 19 und 20 des Pump eigehäusehauptabschnitts und damit zur Bildung der in Pig. 2 gezeigten Durchlaßkanäle 121. Diese Durchlaßkanäle sind zur besseren Erläuterung in den Zeichnungen stark vergrößert gezeigt.

Die Kanäle 121 stelen eine Verbindung her zwischen den Muten 83 der Gleitzapfenlager und den Druckbelastungskammern 97, die wiederum durch die Kanäle 99 mit dem Pumpenförderdruck in Verbindung sind. Unter Druck stehendes Strömungsmittel strömt von den Druckbelastungskammern 97 zu den Nuten 83 und zu den Durchlaßkanälen 121. Das unter Druck stehende Strömungsmittel strömt um die Außen-

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umfangsfläclien der Lager herum durch die Nuten 83 zur Einlaßseite der Pumpe und in die Kanäle 115 hinein. Das Strömungsmittel tritt dann in die Nuten 117 ein, die an dem Lastkonzentrationspunkt der Bohrungsoberflächen 71 gebildet sind. Das unter Druck stehende Strömungsmittel wirkt zwischen den Zapfen 37 und den Zapfenlagerbohrungsoberflachen entgegen der Kraft, die die Zapfen in Richtung auf die Lastkonzentrationszonen drückt.

Bei der obigen Anordnung ist eine wirksame hydrodynamische und hydrostatische Schmierung der Lagerzapfen auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen sichergestellt.

In der dargestellten Ausführungsform ist die hydrostatische Schmierung der Gleitlagerbohrungen durch axial verlaufende Nuten 113 und 117 gewährleistet. Es ist jedoch zu beachten, daß an den Lastkonzentrationsbereichen jedes beliebige gewünschte Verteilungsschema für das unter hohem Druck stehende Schmiermittel gebildet werden kann. Es können beispielsweise Kanäle 109 und 115 so bemessen sein, daß sie die Zapfen 35 und 37 an den Lastkonzentrationszonen in genügendem Maße dem unter Druck stehenden Strömungsmittel aussetzen, so daß Nuten, wie z. B. die Nuten 113 und 117 vollständig in Fortfall kommen können. Im anderen Palle können die axial verlaufenden Nuten, wie z. B. die Nuten 113 und 115 durch ümfangsnuten ergänzt werden, die mit den axialen Nuten in Verbindung ste-

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hen, um in den Belastungszonen ein Strömungsmittelverteilungsschema zu bilden.

In der gezeigten Aüsführungsform sindfaie Kanäle 109 und 115 so bemessen, daß sie Durchflußbegrenzungsöffnungen bilden, um ein übermäßiges Herauslecken aus den Hochdruckzonen zu den Gleitlagerbohrungen zu verhindern. Auf diese Weise wird ein Wirkverlust der Pumpe verhindert.

Es sind verschiedene Merkmale der Erfindung im einzelnen gezeigt und beschrieben worden, jedoch sei darauf hingewiesen, daß mehrere Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sind die Grundsätze der Erfindung in Verbindung mit einer Ausführungsform erläutert worden, die die Form einer hydraulischen Pumpe annimmt. Es liegt jedoch auf der Hand, daß die Torrichtung umgekehrt und als hydraulischer Motor benutzt werden kann, ohne in irgendeiner Form von dem Gedanken und Bereich der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche

M. /Druckbelastete Pumpe mit einem Gehäuse, das einen Pumpenhohlraum mit Einlaß und Auslaß bildet, zwei miteinander kämmenden Pumpenzahnrädern, die in dem Hohlraum angeordnet sind und Strömungsmittel von der Einlaßseite zu der Auslaßseite pumpen können, und die jeweils ein paar parallele Seitenflächen und zwei Zapfen besitzen, die sich τοη den Seitenflächen axial nach außen erstraken, sowie zwei Lager- und Pumpenabdichtungsanordnungen, die jeweils mit den Zahnrädern verbunden sind, und von denen jede ein Gleitzapfenlager aufweist, das in dem Gehäuse gelagert ist und eine Gleitzapfenlagerbohrungsoberflache einschließt, die einen der Gleitzapfen drehbar lagert, wobei jede Anordnung außerdem eine getrennt ausgebildete Pumpendichtung aufweist, die den Zapfen umgibt, einschließlich einer allgemeinen ringförmigen ebenen Dichtungsfläche, wobei die Pumpendichtung einer der jedem Zahnrad zugeordneten Anordnungen im wesentlichen stationär ist und die Pumpendichtung der anderen dieser Anordnungen axial beweglich ist und mit dem Gehäuse und dem Gleitlager eine Druckbelastungskammer bildet, die gepumptes Strömungsmittel im wesentlichen beim !Förderdruck aufnehmen kann, um die bewegliche Pumpendichtung in Richtung auf die stationäre Pumpendich-

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tung zu drücken und die planar en Dich.tungsflach.en der Pumpendichtungen mit den Zahnradseitenflächen in Berührung zu bringen, gekennzeichnet durch Hydridschmierungseinrichtung zur Gewährleistung einer hydrodynamischen und hydrostatischen Schmierung der Gleitlager mit Mittel (130, 60, 90, 59, 89) zur Übertragung des gepumpten Strömungsmittels auf die Gleitlager (35, 37) ^ zvri-schen den Lagerbohrungsoberflächen (49, 71) und den Gleitlagerzapfen, um während der Drehbewegung der Gleitlager innerhalb der Gleitlagerbohrungsoberflächen einen hydrodynamischen PiIm dazwischen zu entwikkeln, sowie Mittel (107, 109, 113 und 115, 83, 117), die das gepumpte Strömungsmittel im wesentlichen bei !Förderdruck auf die Gleitlager (69) in den Lastkonzentrationszonen der Zapfen und Lagerbohrungsoberflächen übertragen, um eine hydrostatische Schmierung dazwischen vorzusehen.
2. Druckbelastete Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Gewährleistung der hydrostatischen Schmierung der Lagerbohrungen Mittel einschließen, welche in jedem Gleitlager einen Kanal (121) bilden, der an den Lastkonzentrationszonen dieser Lagerbohrungsflachen und der Zapfen offen ist und die hydrostatische Schmierung eine Verbindung zwischen die-

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sen Kanälen in den Gleitlagern und der Vorderseite der Pumpe aufweist.
3. Druckbelastete Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes derartige Gleitlager eine in den Lastkonzentrationszonen der Lagerbohrungsoberflächen und der Gleitlager gebildete allgemein axial verlaufende Hut (113j 117) aufweist, and das die Nut jedes dieser Lager mit dem Kanal in Verbindung steht, der in der Gleitlager gebildet ist und sich zu der Lastkonzentrationszone hin öffnet und mit dem Pumpenauslaß in Verbindung steht.
4. Druckbelastete Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in jedem Gleitlager gebildeter Kanal eine Durchflußbegrenzungsöffnung bildet, die den Leckfluf zwischen der Pumpenabgabeseite und den Lastkonzentrationszonen der Lagerbohrungsoberflächen und der Gleitlagerzapfen auf ein Mininum herabsetzt.
5. Druckbelastete Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede stationäre Pumpendichtung eine Außenumfangsfläche (61) aufweist, die mit dem Gehäuse zusammen einen Durchlaß (67) bildet, der sich dort herum erstreckt und mit einem der Kanäle (107) in dem Pumpengehäuse in Verbindung steht, wobei jede stationäre Pumpendichtung sich während des Pumpenbetriebes in Richtung auf den Pumpeneinlaß in Querrichtung verschiebt, um mit dem Gehäuse ei-

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nen Durchlaßkanal (119) zu bilden, der eine Verbindung zwischen dem Pumpenauslaß und dem Kanal herstellt, der sich um die stationäre Pumpendichtung herum erstreckt.
6. Druckbelastete Pumpe nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Pumpenabdichtungen eine äußere Umfangsfläche mit einer Hut (83) aufweisen, die slda. dort herum erstreckt und mit einer Lastkonzentrationszone der Gleitlagerbohrung und des Gleitlagerzapfens in Verbindung steht, wobei sich das Gleitlager während des Pumpenbetriebes in Querrichtung auf den Pumpeneinlaß zu verschiebt, um mit dem Gehäuse einen Durchlaßkanal (121) zu bild-en, der eine Verbindung zwischen der Druckbelastungskammer und der Nut herstellt.

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