BRANCZEISZ JAKOB (DE)
RIEDLE MATTHIAS (DE)
DE102012216254A1 | 2014-03-13 | |||
US20120090317A1 | 2012-04-19 | |||
DE102013202606A1 | 2014-08-21 | |||
GB719974A | 1954-12-08 | |||
DE102012209152A1 | 2013-12-05 | |||
US20130259729A1 | 2013-10-03 | |||
DE102012216254A1 | 2014-03-13 |
Ansprüche 1. Außenzahnradmaschine (1), insbesondere Außenzahnradpumpe oder Außenzahnradmotor, mit wenigstens zwei Zahnrädern (3,4), die im Außeneingriff miteinander kämmen, wobei die Zahnräder (3,4) von einem Gehäuse (10) umgeben sind, wobei das eine Zahnrad (4) mindestens einen Lagerzapfen (7,8) und das andere Zahnrad (3) einen Antriebs- oder Abtriebszapfen (5) aufweist, die jeweils in einer Lagerbuchse (38;58,59) um jeweils eine Drehachse (13,14) drehbar gelagert sind, wobei in der Lagerbuchse (38;58,59) eine Lagerhülse (40;61,62) mit einer Verdrehsicherung (44;65,66) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (44;65,66) der Lagerhülse (40;61,62) in einem Durchgangsloch (39;70) der Lagerbuchse (38;58,59) angeordnet und mit einer Filter- und/oder Drosseleinrichtung (45;86) kombiniert ist, durch welche ein Arbeitsmedium der Außenzahnradmaschine (1) zur Lagerhülse (40;61,62) gelangt. 2. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Verdrehsicherung (44;65,66) kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung (45;86) einen Spaltfilter für das Arbeitsmedium umfasst. 3. Außenzahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Verdrehsicherung (44) kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung (45) einen Grundkörper (46) mit mindestens einer Abflachung (50) aufweist, der in dem Durchgangsloch (39) der Lagerbuchse (38) angeordnet ist. 4. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (46) an einem der Lagerhülse (40) zugewandten Ende eine Verdrehsicherungsspitze (47) und an einem der Lagerhülse (40) abgewandten Ende einen Distanzkörper (48) mit einem Filterkopf (49) aufweist. 5. Außenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei radial nebeneinander liegende Lagerbuchsen (58,59) zu einer Lagerbrille (60) miteinander verbunden sind, wobei die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung (86) einen Verbindungskörper (65) umfasst, der zwei Verdrehsicherungselemente (66,67) miteinander verbindet und zur Befestigung der mit der Verdrehsicherung kombinierten Filter- und/oder Drosseleinrichtung (86) an der Lagerbrille (60) dient. 6. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbrille (60) einen Aufnahmeschlitz (70) aufweist, der sich zwischen zwei Versorgungskanälen (71,72) für das Arbeitsmedium durch die Lagerbuchsen (58,59) zu der jeweiligen Lagerhülse (61,62) erstreckt und zur Aufnahme des Verbindungskörpers mit den Verdrehsicherungselementen (66,67) dient. 7. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Verbindungskörper (65) ein Randbereich (85) abgewinkelt ist, der, zumindest im Bereich der Versorgungskanäle (71,72), für das Arbeitsmedium eine Spaltfilterfunktion ausübt. 8. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Verbindungskörper (65) abgewinkelte Randbereich (85) zwischen den Versorgungskanälen (71,72) einen Anschlag (100) für die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung (86) darstellt. 9. Außenzahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lagerhülse (40;61,62) und der Lagerbuchse (38;58,59) mindestens ein Kühlkanal (54;73,74) vorgesehen ist, der sich von dem Durchgangsloch (39;70) beziehungsweise von den Versorgungskanälen (71,72) in der Lagerbuchse (38;58,59) zu mindestens einem Drosseldurchgang (41,42;75,76,77) in der Lagerhülse (40;61,62) erstreckt. 10. Mit einer Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung (45;86), Lagerbuchse (38;58,59) und/oder Lagerbrille (60) für eine Außenzahnradmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. |
Außenzahnradmaschine
Die Erfindung betrifft eine Außenzahnradmaschine, insbesondere eine
Außenzahnradpumpe oder einen Außenzahnradmotor, mit wenigstens zwei Zahnrädern, die im Außeneingriff miteinander kämmen, wobei die Zahnräder von einem Gehäuse umgeben sind, wobei das eine Zahnrad mindestens einen Lagerzapfen und das andere Zahnrad einen Antriebs- oder Abtriebszapfen aufweist, die jeweils in einer Lagerbuchse um jeweils eine Drehachse drehbar gelagert sind, wobei in der Lagerbuchse eine Lagerhülse mit einer
Verdrehsicherung angeordnet ist.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 216 254 AI ist eine
Außenzahnradmaschine, insbesondere eine Pumpe oder einen Motor, mit sich axial gegenüberliegend einem Niederdruckanschluß und einem
Hochdruckanschluß, mit wenigstens zwei Zahnrädern bekannt, die im
Außeneingriff miteinander kämmen, wobei die Zahnräder von einem Gehäuse umgeben sind und das eine Zahnrad einen Wellenzapfen und das andere Zahnrad eine An- oder Abtriebswelle aufweist, die jeweils in einer Lagerbohrung einer einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisenden Lagerbuchse um jeweils eine Drehachse drehbar gelagert sind, wobei die Lagerbuchsen in entsprechenden Aufnahmeausnehmungen des Gehäuses aufgenommen sind, wobei die Lagerbuchsen aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung und/oder das Gehäuse aus Grauguss bestehen, wobei jeweils die zwei radial nebeneinander liegenden Lagerbuchsen zu einer
Lagerbrille miteinander verbunden sind, wobei in die Lagerbohrungen der Lagerbuchsen einen Axialschlitz aufweisende Lagerhülsen eingesetzt sind, in denen der Wellenzapfen und die An- oder Abtriebswelle drehbar gelagert sind, wobei die Lagerhülsen ein oder zwei Verdrehsicherungsansätze aufweisen, die in eine radial in die Lagerbohrung mündende Sicherungsausnehmung ragen. Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Außenzahnradmaschine, insbesondere eine Außenzahnradpumpe oder einen Außenzahnradmotor, mit wenigstens zwei Zahnrädern, die im Außeneingriff miteinander kämmen, wobei die Zahnräder von einem Gehäuse umgeben sind, wobei das eine Zahnrad mindestens einen
Lagerzapfen und das andere Zahnrad einen Antriebs- oder Abtriebszapfen aufweist, die jeweils in einer Lagerbuchse um jeweils eine Drehachse drehbar gelagert sind, wobei in der Lagerbuchse eine Lagerhülse mit einer
Verdrehsicherung angeordnet ist, insbesondere im Hinblick auf die zur
Herstellung der Lagerbuchsen verwendbaren Materialien und/oder die
Lebensdauer der Außenzahnradmaschine, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Außenzahnradmaschine, insbesondere einer
Außenzahnradpumpe oder einem Außenzahnradmotor, mit wenigstens zwei Zahnrädern, die im Außeneingriff miteinander kämmen, wobei die Zahnräder von einem Gehäuse umgeben sind, wobei das eine Zahnrad mindestens einen Lagerzapfen und das andere Zahnrad einen Antriebs- oder Abtriebszapfen aufweist, die jeweils in einer Lagerbuchse um jeweils eine Drehachse drehbar gelagert sind, wobei in der Lagerbuchse eine Lagerhülse mit einer
Verdrehsicherung angeordnet ist, dadurch gelöst, dass die Verdrehsicherung der
Lagerhülse in einem Durchgangsloch der Lagerbuchse angeordnet und mit einer Filter- und/oder Drosseleinrichtung kombiniert ist, durch welche ein
Arbeitsmedium der Außenzahnradmaschine zur Lagerhülse gelangt. Die
Lagerhülsen in den Lagerbuchsen stellen mit den darin drehbar angeordneten Zapfen Gleitlager dar. Dann werden die Lagerhülsen auch als Gleitlagerhülsen bezeichnet. Die Gleitlagerhülsen sind vorteilhaft in eine Lagerbuchse aus Aluminium eingepresst. Die Außenzahnradmaschine wird vorzugsweise als Außenzahnradpumpe in einem WHR-System verwendet, wobei die
Großbuchstaben WHR für die englischen Begriffe Waste- Heat- Recovery stehen. Das WHR-System dient zur Rückgewinnung von Energie aus einem Abgas eines Verbrennungsmotors in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Zur Nutzung der Abwärme aus dem Abgas ist in einem Abgastrakt des Verbrennungsmotors ein Wärmetauscher angeordnet, der Wärme aus dem Abgas auf ein in einem Wärmekreislauf strömendes Arbeitsmedium überträgt. Das Arbeitsmedium in dem Wärmekreislauf treibt eine Expansionsmaschine an. Bei dem
Wärmekreislauf handelt es sich um einen thermodynamischen Kreisprozess oder Dampfkraftprozess, der auch als Rankine-Prozess oder Clausius-Rankine- Kreisprozess bezeichnet wird. Als Expansionsmaschine wird eine
Strömungsmaschine, zum Beispiel eine Turbomaschine, oder eine
Verdrängermaschine, zum Beispiel eine Kolbenmaschine, eine
Schraubenmaschine oder eine Scroll-Maschine, eingesetzt. In dem Kreisprozess sind des Weiteren ein Kondensator und ein Verdampfer angeordnet. Die
Außenzahnradpumpe ist in dem Kreisprozess zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet. Als Arbeitsmedium wird in dem Kreisprozess vorzugsweise ein niedrigviskoses Medium, wie ein ORC-Fluid verwendet. Die
Buchstaben ORC stehen für die englischen Begriffe Organic Rankine Cycle. Beispiele für ORC-Fluide sind Ethanol oder Cyclopentan. Im Rahmen von Kraftfahrzeuganwendungen hat sich die Verwendung von einem Kältemittel, wie es in Klimaanlagen eingesetzt wird, als vorteilhaft erwiesen. Das Kältemittel hat ausreichend gute thermodynamische Eigenschaften und ist zudem nicht brennbar. Von Nachteil ist allerdings, dass das niederviskose oder niedrigviskose Fluid oder Medium, zum Beispiel Ethanol, nur eine geringe oder gar keine Schmierfähigkeit aufweist. Daher wurden bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen Anpassungen zur Reduktion der Lagerbelastung vorgenommen. Dabei wurde zum Beispiel das
Lagerspiel verringert und/oder der Wellendurchmesser beziehungsweise
Zapfendurchmesser erhöht. Bei dem erhöhten Wellendurchmesser oder
Zapfendurchmesser wird allerdings ein stabilerer Stützkörper benötigt. Stabilere Stützkörper oder Lagerbuchsen werden zum Beispiel aus einem Stahlmaterial anstelle des Aluminiummaterials gebildet. Durch die Kombination der
Verdrehsicherung der Lagerhülse mit der Filter- und/oder Drosseleinrichtung wird ein Doppelfunktionsteil geschaffen. Durch das Doppelfunktionsteil kann zum einen die Verpressung der Lagerhülse in der Lagerbuchse reduziert werden, da ein unerwünschtes Verdrehen der Lagerhülse, zum Beispiel resultierend aus Temperaturbedingungen im Lager und der mechanischen Lagerbelastung, mechanisch blockiert wird. Darüber hinaus kann über das Doppelfunktionsteil Arbeitsmedium durch die Lagerbuchse zur Lagerhülse geführt werden. Über das Arbeitsmedium kann im Betrieb des Gleitlagers auftretende Reibungswärme abgeführt werden. Besonders vorteilhaft kann mit dem durch die Drossel- und/oder Filtereinrichtung zusätzlich zugeführten Arbeitsmedium der Aufbau eines hydrodynamischen Schmierkeils im Gleitlager verbessert werden. Dabei verhindert die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder
Drosseleinrichtung des Doppelfunktionsteils ein unerwünschtes Eindringen von Partikeln, insbesondere Spänen, in das Gleitlager.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung einen Spaltfilter für das Arbeitsmedium umfasst. Die
Spaltfilterung hält zum einen Partikel mit einer gefährdenden Größe von
Drosseldurchgängen, insbesondere Drosselbohrungen, der Lagerhülse fern. Darüber hinaus ermöglicht die Spaltfilterung einen Selbstreinigungseffekt, da die Partikel außerhalb der Lagerbuchse im fließenden Arbeitsmedium gehalten werden. Das heißt, die Partikel können bei einer Umströmung gezielt mit dem durch die Außenzahnradmaschine geförderten Arbeitsmedium weggespült werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung einen Grundkörper mit mindestens einer Abflachung aufweist, der in dem Durchgangsloch der Lagerbuchse angeordnet ist. Der
Grundkörper hat vorteilhaft im Wesentlichen die Gestalt eines geraden
Kreiszylinders. Die Abflachung an dem Grundkörper ermöglicht den Durchtritt von Arbeitsmedium. Das Durchgangsloch in der Lagerbuchse ist zum Beispiel als Bohrung ausgeführt. Der Grundkörper der mit der Verdrehsicherung
kombinierten Filter- und/oder Drosseleinrichtung ist zum Beispiel in das
Durchgangsloch der Lagerbuchse eingeschraubt. Die Abflachung ist dann vorteilhaft als Fläche am Einschraubgewinde des Grundkörpers ausgebildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper an einem der Lagerhülse zugewandten Ende eine Verdrehsicherungsspitze und an einem der Lagerhülse abgewandten Ende einen Distanzkörper mit einem Filterkopf aufweist. Die Verdrehsicherungsspitze stellt einen Dorn dar, der in die Lagerhülse eingedreht werden kann, um diese mechanisch gegen ein Verdrehen in der Lagerbuchse zu sichern. Die Verdrehsicherungsspitze ist vorteilhaft einstückig mit dem
Grundkörper verbunden. Der Distanzkörper ist über einen Absatz mit dem Filterkopf verbunden. Beim Einschrauben beziehungsweise Anziehen des Grundkörpers wird die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung an den Distanzkörper fest angezogen. Über die Abmessung oder Größe, insbesondere Höhe, des Distanzkörpers kann eine gewünschte Spaltfilterung eingestellt werden. Der Distanzkörper hat zum Beispiel eine Höhe, die kleiner als 0,8 Millimeter ist. Der Distanzkörper und der Filterkopf dienen zur Darstellung eines Spalts für den Spaltfilter. Der Filterkopf ist vorteilhaft über den Distanzkörper einstückig mit dem Grundkörper verbunden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei radial nebeneinander liegende
Lagerbuchsen zu einer Lagerbrille miteinander verbunden sind, wobei die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung einen
Verbindungskörper umfasst, der zwei Verdrehsicherungselemente miteinander verbindet und zur Befestigung der mit der Verdrehsicherung kombinierten Filter- und/oder Drosseleinrichtung an der Lagerbrille dient. Bei dem Durchgangsloch handelt es sich vorzugsweise um eine Ausnehmung beziehungsweise um zwei Ausnehmungen, die zur Darstellung von Versorgungskanälen mit einem im Folgenden beschriebenen Aufnahmeschlitz kombiniert ist beziehungsweise sind. Die Verbindung von zwei radial nebeneinander liegenden Lagerbuchsen zu einer Lagerbrille ist an sich bekannt. Der Begriff radial bezieht sich auf die Drehachsen der zugehörigen Gleitlager. Radial bedeutet quer zu den Drehachsen. Durch den Verbindungskörper sind die beiden Verdrehsicherungselemente vorteilhaft einstückig miteinander verbunden. Dadurch werden die Handhabung und die Montage der mit der Verdrehsicherung kombinierten Filter- und/oder
Drosseleinrichtung erheblich vereinfacht. Die Verdrehsicherungselemente, die vorzugsweise einstückig mit dem Verbindungskörper verbunden sind, sind an ihren freien Enden vorteilhaft als Spitzen ausgeführt, die beim Einpressen des Verbindungskörpers in den Aufnahmeschlitz als Verdrehsicherung in die beiden Lagerhülsen eingedrückt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbrille einen Aufnahmeschlitz aufweist, der sich zwischen zwei Versorgungskanälen für das Arbeitsmedium durch die Lagerbuchsen zu der jeweiligen Lagerhülse erstreckt und zur Aufnahme des Verbindungskörpers mit den Verdrehsicherungselementen dient. Der
Aufnahmeschlitz ist zum Beispiel als Frässchlitz ausgeführt. Ein Aufnahmespalt oder Frässpalt hat, zumindest über einen Teil der Länge des Aufnahmeschlitzes oder Frässchlitzes, ein Passmaß zum Einpressen des Verbindungskörpers. Dabei stellt der Verbindungskörper vorteilhaft eine Art Keil dar, der in den Aufnahmeschlitz oder Frässchlitz eingetrieben wird. An seinen beiden Enden ist der Aufnahmeschlitz vorteilhaft etwas breiter ausgeführt, um die
Versorgungskanäle darzustellen. Die Versorgungskanäle verlaufen vorzugsweise entlang der Verdrehsicherungselemente. Über die Versorgungskanäle wird auf einfache Art und Weise ein vorzugsweise gefiltertes Einströmen in Richtung der beiden Lagerhülsen ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass von dem Verbindungskörper ein Randbereich abgewinkelt ist, der, zumindest im Bereich der Versorgungskanäle, für das Arbeitsmedium eine Spaltfilterfunktion ausübt. Der Verbindungskörper hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines länglichen Quaders, der keilartig in den Aufnahmeschlitz der Lagerbrille eingepresst wird. Von einer Unterseite des Verbindungskörpers, die der Lagerbrille zugewandt ist, erstrecken sich die Verdrehsicherungselemente zu den Lagerhülsen in der Lagerbrille. An der Oberseite des Verbindungskörpers, die der Lagerbrille abgewandt ist, ist der Randbereich abgewinkelt. Der Randbereich wird zum Beispiel durch Bördeln abgewinkelt. Ein Winkel zwischen dem abgewinkelten Randbereich und dem
Verbindungskörper beträgt vorzugsweise im Wesentlichen neunzig Grad. Der abgewinkelte Randbereich ist zur Darstellung der Spaltfilterfunktion, zumindest im Bereich der Versorgungskanäle, so weit von der Lagerbrille beabstandet, dass sich ein Filterspalt für das Arbeitsmedium ergibt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes Einströmen von Partikeln, zum Beispiel von Spänen, zu den Lagerhülsen verhindert. Über eine zum Einpressen des
Verbindungskörpers verwendete Presskraft kann die Spalthöhe des Filterspalts einstellt werden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Verbindungskörper abgewinkelte Randbereich zwischen den Versorgungskanälen einen Anschlag für die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung darstellt. Zur Darstellung des Anschlags wird der abgewinkelte Randbereich, zum Beispiel die Bördelung, in einem mittleren Bereich tiefer vorgebogen. Durch den Anschlag wird die Montage der mit der Verdrehsicherung kombinierten Filter- und/oder Drosseleinrichtung, insbesondere das Einpressen des Verbindungskörpers in den Aufnahmeschlitz, vereinfacht. Über eine Höhe der mittleren
beziehungsweise stärker vorgebogenen Bördelung kann auf einfache Art und Weise die Höhe des Spaltfilters festgelegt werden. Im Bereich der
Versorgungskanäle wird der abgewinkelte Randbereich zur Beibehaltung der Spaltfilterfunktion nicht stärker vorgebogen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lagerhülse und der Lagerbuchse mindestens ein Kühlkanal vorgesehen ist, der sich von dem Durchgangsloch beziehungsweise von den Versorgungskanälen in der Lagerbuchse zu mindestens einem Drosseldurchgang in der Lagerhülse erstreckt. Der
Drosseldurchgang in der Lagerhülse ist zum Beispiel als Drosselbohrung ausgeführt. Über die Lagerbuchse beziehungsweise die Lagerbuchsen wird im
Betrieb der Außenzahnradmaschine die im Gleitlager beziehungsweise in den Gleitlagern entstehende Wärme nach außen abgeführt. Lagerbuchsen beziehungsweise Lagerbrillen aus Aluminium haben eine bessere Wärmeabfuhr als zum Beispiel Stahlbuchsen. Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde zur zusätzlichen
Wärmeabfuhr mindestens ein Kühlkanal, der zum Beispiel als Spülnut ausgeführt ist, in das Gleitlager, vorzugsweise in die Lagerbuchse, integriert. Der Kühlkanal, insbesondere die Spülnut, besitzt an ihrem Austritt in die Lagerhülse, also an dem Drosseldurchgang, einen sehr kleinen Drosseldurchmesser. Der
Drosseldurchmesser beträgt zum Beispiel 0,8 Millimeter. Durch die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung wird verhindert, dass Partikel, insbesondere Späne, zum Drosseldurchgang gelangen können. Dadurch wird ein unerwünschtes Verstopfen des Drosseldurchgangs, der auch als Spülbohrung bezeichnet wird, verhindert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine mit einer Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung, eine Lagerbuchse und/oder eine Lagerbrille für eine vorab beschriebene Außenzahnradmaschine. Die genannten Teile sind separat handelbar. Die Lagerbuchse oder Lagerbrille ist vorteilhaft aus einem gut wärmeleitenden Material, wie Aluminium, gebildet. Dadurch wird das Abführen der im Betrieb der Außenzahnradmaschine auftretenden Reibwärme verbessert und eine unerwünschte Überlastung des Gleitlagers beziehungsweise der Gleitlager vermieden. Darüber hinaus ist die Lagerbuchse beziehungsweise Lagerbrille vorteilhaft aus einem Leichtbaumaterial, wie Aluminium, gebildet. Dadurch wird die Außenzahnradmaschine leichter. Das Aluminiummaterial liefert darüber hinaus den Vorteil, dass es einfach bearbeitbar ist, insbesondere einfach spanend bearbeitbar ist. Die Lagerbuchse oder Lagerbrille wird vorteilhaft als Rohling in einem Druckgussverfahren hergestellt. Das liefert den Vorteil, dass einige Bearbeitungsschritte entfallen beziehungsweise direkt in das
Druckgussverfahren verlagert werden können.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben und/oder Herstellen beziehungsweise Montieren einer vorab beschriebenen
Außenzahnradmaschine. Während eines Einlaufvorgangs der
Außenzahnradmaschine können, zum Beispiel durch einen Materialabtrag an Zahnradköpfen der Zahnräder der Außenzahnradmaschine einer
Gehäuseinnenwand, Späne in der Außenzahnradmaschine entstehen, die den Drosseldurchgang verstopfen könnten. Das wird durch die mit der
Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung sicher verhindert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung der Außenzahnradmaschine mit einer Lageranordnung, die vier Gleitlager umfasst;
Figur 2 ein Gleitlager aus Figur 1 im Schnitt durch eine Lagerbuchse mit einer Verdrehsicherung für die Lagerhülse, wobei die Verdrehsicherung mit einer Filter- und/oder Drosseleinrichtung kombiniert ist;
Figur 3 die vergrößerte Darstellung einer Einzelheit III aus Figur 2;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung der mit der Verdrehsicherung kombinierten Filter- und/oder Drosseleinrichtung aus den Figuren 1 und 2;
Figur 5 die Darstellung eines Schnitts entlang der Linie V-V in Figur 6 durch eine Lagerbrille mit einer Verdrehsicherung für zwei Lagerhülsen, wobei die Verdrehsicherung mit einer Filter- und/oder Drosseleinrichtung kombiniert ist;
Figur 6 die Lagerbrille aus Figur 5 in einer Ansicht von oben dargestellt ist; Figur 7 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie Vll-Vll in Figur 5; Figur 8 eine Einzelheit VIII aus Figur 7;
Figur 9 eine perspektivische Darstellung der mit der Verdrehsicherung kombinierten Filter- und/oder Drosseleinrichtung aus Figur 5, und die
Figuren ähnliche Darstellungen wie in den Figuren 5 bis 9 gemäß einem
10 - 14 weiteren Ausführungsbeispiel, bei welchem ein Verbindungskörper der mit der Verdrehsicherung kombinierten Filter- und/oder
Drosseleinrichtung einen Anschlag darstellt. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Außenzahnradmaschine 1 mit einem ersten Zahnrad 3 und einem zweiten Zahnrad 4 vereinfacht im Längsschnitt dargestellt. Die außen verzahnten Zahnräder 3, 4 kämmen im Außeneingriff miteinander.
Das erste Zahnrad 3 ist in Figur 1 auf seiner linken Stirnseite drehfest mit einem Zapfen 5 verbunden. Wenn die Außenzahnradmaschine 1 als
Außenzahnradpumpe ausgeführt ist, kann das erste Zahnrad 3 über den Zapfen 5 angetrieben werden, der dann auch als Antriebszapfen 5 bezeichnet wird. Auf seiner in Figur 1 rechten Seite ist das erste oder treibende Zahnrad 3 drehfest mit einem Lagerzapfen 6 verbunden.
Das zweite Zahnrad 4 weist in Figur 1 seitlich zwei Lagerzapfen 7, 8 auf, mit denen das zweite Zahnrad 4 drehfest verbunden ist. Die beiden Zahnräder 3, 4 sind mit Hilfe der Zapfen 5, 6 und 7, 8 drehbar in einem Gehäuse 10 gelagert. Das erste Zahnrad 3 ist mit Hilfe des Antriebszapfens 5 und des Lagerzapfens 6 um eine erste Drehachse 13 drehbar. Das zweite oder getriebene Zahnrad 4 ist mit Hilfe der Lagerzapfen 7, 8 um eine zweite Drehachse 14 drehbar, die parallel zu der ersten Drehachse 13 ist.
Das Gehäuse 10 wird auf seiner in Figur 1 linken Seite von einem ersten
Gehäusedeckel 11 und auf seiner in Figur 1 rechten Seite von einem zweiten Gehäusedeckel 12 begrenzt. Ein Gehäusegrundkörper 15 des Gehäuses 10 ist zwischen den Gehäusedeckeln 11, 12 angeordnet.
Der erste Gehäusedeckel 11 ist mit Hilfe von Fixiermitteln 16, 17 an dem
Gehäusegrundkörper 15 fixiert. Der zweite Gehäusedeckel 12 ist mit Hilfe von Fixiermitteln 18, 19 an dem Gehäusegrundkörper 15 fixiert. Bei den Fixiermitteln 16 bis 19 handelt es sich zum Beispiel um Passstifte. Die Verbindung der Gehäusedeckel 11, 12 erfolgt mit Hilfe von Schraubbolzen 81 und Unterlagen 82.
In Figur 1 ist zwischen dem ersten Gehäusedeckel 11 und dem
Gehäusegrundkörper 15 eine erste Gehäusedichtung 21 angeordnet. In Figur 1 ist zwischen dem zweiten Gehäusedeckel 12 und dem Gehäusegrundkörper 15 eine zweite Gehäusedichtung 22 angeordnet.
In Figur 1 dient ein Radialwellendichtring 24 zur Abdichtung einer
Drehdurchführung des Antriebszapfens 5 durch den ersten Gehäusedeckel 11. Der Radialwellendichtring 24 wird in bekannter Art und Weise von außen in einen Ringraum eingebaut, der sich um den Antriebszapfen 5 herum erstreckt.
In Figur 1 dient zur Lagerung der beiden Zahnräder 3, 4 in dem Gehäuse 10 eine Lageranordnung 25. Die Lageranordnung 25 umfasst zur Lagerung des ersten Zahnrads 3 zwei Lager 26, 27. Zur Lagerung des zweiten Zahnrads 4 umfasst die Lagerung 25 zwei weitere Lager 28, 29.
Den Lagern 26 und 27 sind zwei Axialfelddichtungen 31, 32 zugeordnet, die zur Abdichtung zwischen den Lagern 26, 27 und den Gehäusedeckeln 11, 12 dienen. Den Lagern 28, 29 sind zwei Axialfelddichtungen 33, 34 zugeordnet, die zur Abdichtung zwischen den Lagern 28, 29 und den Gehäusedeckeln 11, 12 dienen.
Die Axialfelddichtungen 31 und 33 sind vorteilhaft in einem Bauteil
zusammengefasst. Die Axialfelddichtungen 32 und 34 sind vorteilhaft ebenfalls in einem Bauteil zusammengefasst. Dann werden die Lager 26 und 28 mit der kombinierten Axialfelddichtung 31, 33 abgedichtet. Die Lager 27 und 29 werden dann mit der kombinierten Axialfelddichtung 32, 34 abgedichtet.
Die Lager 26 bis 29 der Außenzahnradmaschine 1 sind als Gleitlager mit jeweils einer Lagerbuchse ausgeführt. In der Lagerbuchse ist eine Lagerhülse angeordnet. Zwei radial nebeneinander liegende Lagerbuchsen können vorteilhaft zu einer Lagerbrille miteinander verbunden sein.
In Figur 2 ist ein Gleitlager 36 mit einer einzelnen Lagerbuchse 38 im Querschnitt dargestellt. Die Lagerbuchse 38 umfasst in Figur 2 oben ein Durchgangsloch 39. Das Durchgangsloch 39 ist zum Beispiel als radiale Bohrung ausgeführt. Eine Lagerhülse 40 ist in die Lagerbuchse 38 eingepresst. Durch zwei Pfeile 41, 42 ist in Figur 2 ein Drosseldurchgang angedeutet, der als Drosselbohrung ausgeführt ist. Über das Durchgangsloch 39 in der Lagerbuchse 38 gelangt das Arbeitsmedium, mit welchem die Außenzahnradmaschine (1 in Figur 1) betrieben wird, zur Lagerhülse 40. Über mindestens einen Kühlkanal 54 gelangt das
Arbeitsmedium von dem Durchgangsloch 39 zu der Drosselbohrung 41, 42. Das vorzugsweise als Bohrung ausgeführte Durchgangsloch 39 ist mit einem
Hochdruckkanal der verkürzt auch als Pumpe bezeichneten
Außenzahnradmaschine verbunden beziehungsweise zum Hochdruckkanal angeordnet. Diese Verbindung beziehungsweise Anordnung dient dazu, die
Pumpe beziehungsweise die Gleitlager mit frischem Medium zu versorgen.
Durch die Drosselbohrung 41, 42 gelangt das Arbeitsmedium in das Innere der Lagerhülse 40, wo es vorteilhaft den Aufbau eines hydrodynamischen
Schmierkeils des Gleitlagers verbessert. Darüber hinaus kann durch eine
Spülung des Gleitlagers mit dem Arbeitsmedium Wärme aus dem Gleitlager 36 abgeführt werden. Daher wird die Drosselbohrung 41, 42 auch als Spülbohrung bezeichnet. Die notwendige Spülmenge kann durch die Größe der
Drosselbohrung 41, 42 bestimmt werden. Die Drosselbohrung 41, 42 hat zum Beispiel einen Durchmesser von 0,8 Millimeter.
In dem Durchgangsloch 39 der Lagerbuchse 38 ist ein Doppelfunktionsteil 43 angeordnet. In dem Doppelfunktionsteil 43 ist, wie man in Figur 3 sieht, eine Verdrehsicherung 44 für die Lagerhülse 40 mit einer Filter- und/oder
Drosseleinrichtung 45 für das in das Durchgangsloch 39 eintretende
Arbeitsmedium kombiniert. Die mit der Verdrehsicherung kombinierte Filter- und/oder Drosseleinrichtung umfasst einen Grundkörper 46, der im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders mit einem Außengewinde hat. Von dem Grundkörper 46 erstreckt sich ein Dorn mit einer
Verdrehsicherungsspitze 47 in Figur 3 nach unten. Der Grundkörper 46 ist in das Durchgangsloch 39 der Lagerbuchse 38 so eingeschraubt, dass die
Verdrehsicherungsspitze 47 außen in die Lagerhülse 40 eingedrückt wird.
Dadurch wird die Lagerhülse 40 verdrehsicher in der Lagerbuchse 38 in Position gehalten. In den Figuren 3 und 4 sieht man, dass der Grundkörper 46 des Doppelfunktionsteils 43 über einen Distanzkörper 48 einstückig mit einem
Filterkopf 49 verbunden ist. Der Distanzkörper 48 hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe mit einer nicht näher bezeichneten Abflachung, die in eine Abflachung 50 des Grundkörpers 46 übergeht.
Der Distanzkörper 48 dient in Kombination mit dem Filterkopf 49 zur Darstellung eines Filterspalts 51, 52. In Figur 3 sind bei 53 Partikel angedeutet, die sich vor dem Filterspalt 51, 52 sammeln. Durch eine geeignete Größe, insbesondere Höhe, des Filterspalts 51, 52 wird verhindert, dass die Partikel 53 durch das Durchgangsloch 39 in Richtung Lagerhülse 40 gelangen. Das Arbeitsmedium gelangt ohne die Partikel 53 durch den Filterspalt 51, 52 an der Abflachung 50 entlang in den Kühlkanal 54.
In den Figuren 5 bis 14 sind zwei Ausführungsbeispiele von zwei Gleitlagern 56, 57 gezeigt, bei denen zwei Lagerbuchsen 58, 59 in einer Lagerbrille 60 zusammengefasst sind. In der Lagerbuchse 58 ist eine Lagerhülse 61
angeordnet. In der Lagerbuchse 59 ist eine Lagerhülse 62 angeordnet. Die beiden Lagerbuchsen 58, 59 sind durch die Lagerbrille 60 einstückig miteinander verbunden.
Der Lagerbrille 60 ist ein Doppelfunktionsteil 63 zugeordnet, in welchem eine Verdrehsicherung mit einer Filter- und/oder Drosseleinrichtung 86 kombiniert ist. Auch hier ist die Verdrehsicherung 63 in den Hochdruckbereich der verkürzt als Pumpe bezeichneten Außenzahnradmaschine eingebaut, um die Gleitlager mit frischem Medium aus dem Hochdruck zu versorgen. Die Verdrehsicherung umfasst zwei Verdrehsicherungselemente 66, 67, die durch einen
Verbindungskörper 65 einstückig miteinander verbunden sind. Das
Verdrehsicherungselement 66 weist an einem freien, in Figur 5 unteren Ende eine Spitze 68 auf, die zur Verdrehsicherung in die Lagerhülse 61 eingedrückt ist. In der gleichen Art und Weise weist das Verdrehsicherungselement 67 an einem freien, in Figur 5 unteren Ende eine Spitze 69 auf, die zur Verdrehsicherung in die Lagerhülse 62 eingedrückt ist. Das Doppelfunktionsteil 63 ist mit dem Verbindungskörper 65 in einen
Aufnahmeschlitz 70 eingepresst beziehungsweise eingeklemmt. Der
Aufnahmeschlitz 70 ist zum Beispiel als Frässchlitz ausgeführt und erstreckt sich zwischen zwei Versorgungskanälen 71, 72. Der Versorgungskanal 71 verläuft an dem Verdrehsicherungselement 66 entlang zu der Lagerhülse 61. Der
Versorgungskanal 72 verläuft an dem Verdrehsicherungselement 67 entlang zu der Lagerhülse 62. Die Versorgungskanäle 71, 72 münden in Kühlkanäle 73, 74. Der Kühlkanal 73 verbindet den Versorgungskanal 71 mit einem
Drosseldurchgang 75. Der Kühlkanal 74 verbindet den Versorgungskanal 72 mit einem durch Pfeile 76, 77 angedeuteten Drosseldurchgang.
Die Kühlkanäle 73, 74 sind, wie man insbesondere in den Figuren 5 und 6 sieht, als spiralförmige Spülnuten 79, 80 ausgeführt. Die spiralförmigen Spülnuten 79, 80 sind radial innen in die Lagerbuchsen 58, 59 eingebracht und dienen zum Durchführen des Arbeitsmediums der Außenzahnradpumpe (1 in Figur 1).
Dadurch wird die Kühlung der Lagerhülsen 61, 62 deutlich verbessert. Durch die Drosseldurchgänge 75, 76, 77 gelangt das Arbeitsmedium aus den
spiralförmigen Spülnuten 79, 80 in das Innere der Lagerhülsen 61, 62, wo es zum Aufbau des hydrodynamischen Schmierkeils der Gleitlager 56, 57 dient.
Ein in Figur 5 von der Lagerbrille 60 abgewandter Randbereich 85 ist zur Darstellung eines Spaltfilters der Filter- und/oder Drosseleinrichtung 86 von dem Verbindungskörper 65 abgewinkelt. Durch Pfeile 87, 88 ist in Figur 8 eine Spalthöhe für die Spaltfilterung angedeutet. Bei 90 sind Partikel angedeutet, deren unerwünschtes Eindringen in die spiralförmigen Spülnuten 79, 80 durch die Filter- und/oder Drosseleinrichtung 86 verhindert wird.
Bei der Montage wird der Verbindungskörper 65 in den Aufnahmeschlitz 70 eingepresst. Der Aufnahmeschlitz 70 besitzt über seine Länge ein Passmaß zum Einpressen des Verbindungskörpers 65. In der Nähe seiner beiden Enden ist der Aufnahmeschlitz 70 etwas breiter ausgeführt, um die Versorgungskanäle 71, 72 darzustellen.
In Figur 9 sieht man, dass die beiden Spitzen 68, 69 durch den
Verbindungskörper 65 einstückig mit dem abgewinkelten Randbereich 85 verbunden sind. Zur Darstellung des abgewinkelten Randbereichs 85 ist der Verbindungskörper 65 an seiner Oberkante gebördelt. Über die eingesetzte Presskraft zum Einpressen des im Querschnitt keilförmigen Verbindungskörpers 65 kann die Spalthöhe (87, 88 in Figur 8) eingestellt werden.
Das in den Figuren 10 bis 14 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend dem in den Figuren 5 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel. Daher werden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 5 bis 9 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in den Figuren 10 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der als Bördelung ausgeführte abgewinkelte Randbereich 85 des Verbindungskörpers 65 tiefer vorgebogen, um bei der Montage des Doppelfunktionsteils 63 einen Anschlag darzustellen. Dadurch entfällt die vorher beschriebene Abhängigkeit der Spalthöhe von der Presskraft beim Einpressen des Verbindungskörpers 65 in den Aufnahmeschlitz 70. Über die Höhe der in dem Mittelabschnitt 100 stärker vorgebogenen Bördelung kann die Spalthöhe (87, 88 in Figur 13) eingestellt beziehungsweise bestimmt werden. In zwei Endabschnitten 101, 102 ist der Randbereich 85 zur Darstellung der Spaltfilterfunktion um die Spalthöhe (87, 88 in Figur 13) von der Lagerbrille 67 beabstandet.