DE1528963A1 - Gegenueber Verunreinigungen bestaendige Stroemungsmittelzufuhranlage - Google Patents

Description

PATBNTANWAiT HAMBUBG 36 - NSTJSR WAII 41 · PSHNHtTP 8β 74 28

Tl SEQBBIPIIEIII

Borg-Warner Corporation

200 South. 'Michigan Avenue
Chicago, Illo 60604 / USA

20. Juli 1965

Die Erfindung "bezieht sich auf eine gegenüber Verunreini-

zufuhr— gungen beständige Strömungsmittel^^^aTO

e, ins-

zufuhrbesondere auf eine Strömungsmittel'gi^g^g^gtarilage, die in Verbindung mit einer druckbelasteten Zahnradpumpe verwendet werden kann.~

Es ist bekannt, daß in einer großen Mehrheit von Flüssigkeiten, die von Zahnradpumpen gepumpt werden, Verunreinigung-en wie Schmutz, Metall, Oxyde und dergleichen vorhanden sind, und diese Verunreinigungen stellen beim Pumpen von flüssigem Brennstoff ein besonderes Problem dar.

Vor Bekanntwerden dieser Erfindung waren Zahnradpumpen, insbesondere druckbelastete Zahnradpumpen von der in dem U.S. Patent 2 420 622 beschriebenen Art auf ihren Zahn- und Lagerflächen wie auch auf den Zahnradzapfen infolge der Anlagerung der oben erwähnten Verunreinigungen an diesen Stellen einer beträchtlichen Abnutzung ausgesetzt. Diese Verunreinigungen verursachten Abnutzungen auf den Zahn- und Lagerflächen wie auch auf den Zahnradzapfen·

BAD 0RU31NAL

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Es ist zur Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit der Pumpe bei allen Zahnradpumpen erförderlich, eine Dichtung zwischen dein radial verlaufenden Oberflächen der Lagerbuchsen und den benachbarten Zahnradseiten vorzusehen_o Bei druckbelasteten Zahnradpumpen wird diese Abdichtung dadurch aufrechterhalten, daß man einen Teil der Flüssigkeit von dem Auslaß der Pumpe in einen Bereich hinter den axial gleitenden Lagerbuchsen ablenkte Dieses geschieht, um einen ausreichenden Druck auf - den axial gleitenden Lagern aufrechtzuerhalten und sie zu veranlassen, auf die Zahnradseiten Druck auszuüben, so daß der Bereich zwischen den Zahnradseiten und den axial gleitenden Lagern wie auch den statischen Lagerkörpern abgedichtet wirdo Unter statischen Lagerkörpern versteht man diejenigen Lager, die im . Gegensatz zu axial gleitenden Lagern mit Bezug auf das Pumpengehäuse festbleiben«, Derjenige Teil der Flüssigkeit, der abgelenkt wird, um die axial gleitenden Lager mit Druck zu belasten, enthält auch Verunreinigungen<> Infolge der engen Anlage der Dichtung.zwischen den Lagerbüchsenflächen und den Zahnradseiten während des Pumpens stellt die Neigung der Lagerflächen zur Abnutzung ein Problem dar, welches sich infolge der oben erwähnten abtragenden Verunreinigungen verstärkt.

Kurz gesagt, schließt die vorliegende Erfindung die Abnutzung · auf den Zahnrad- und Lagerflachen wie auch auf den Zahnradzapfen in einer druckbelasteten- Zahnradpumpe, die durch in der gepumpten Flüssigkeit vorhandene Verunreinigungen verursacht wird, im wesentlichen aus» Dieses wird durch Ablenkung eines Teiles des Förderflusses der Zahnradpumpe durch einen reinigenden Filter zu einer Verstärkerpumpe erzielt, wodurch der Flüssigkeit vor ihrem Eintritt in die Pumpe zur Belastung der axial gleitenden Lagerbuchsen der Zahnradpumpe ein leichter Druckan~ stieg erteil*-wird. ' 009838/0182 BAD ORlOINAL

Die" umgelenkte Flüssigkeit wird "benutzt, um die Pumpe mit • Druck zu belasten,-d.h."die axial gleitenden, mit Druck zu belaste tenden Lager in Richtung auf die Zahnradseiten zu bewegen/"", und gibt außerdem eine Reinigungswirkung om den Umfang der axial' gleitenden Lager herum vor, die die Möglichkeit eines Treffens dieser Lager in der Gehäusebohrung ausschaltet» Ein Teil der . •Flüssigkeit, die abgelenkt und gefiltert wurde, kann auch durch die druckbelasteten axial beweglichen Lager strömen, so daß sie zwischen die Zahnradseiten und Lagerflächen strömt, um so die Oberfläche während des Betriebes der Pumpe zu reinigen_o Die von Verunreinigungen "befreite, gefilterte "Flüssigkeit verhindert im wesentlichen die normale Abnutzung der Zahn- und Lagerflächen wie auch der Zahnradzapfen und erhöht wesentlich die wirksame Lebensdauer der Pumpe im Betriebe

Der oben erwähnte Filter, der gemäß dieser Erfindung verwendet wird, kann von jeder beliebigen Art sein, muß Jedoch geeignet sein, in die !förderleitung der Zahnradpumpe eingesetzt zu werden; es wird aber ein Waschflußfilter, bei welchem der Filter selbstreinigend ist, bevorzugte Die besondere Verstärkiingspumpe, die zur Erhöhung des Druckes der in die Zahnradpumpe einströmenden Flüssigkeit benutzt wird, ist relativ unwichtig und kann in einer zweiten Zahnradpumpe, einer Zentrifugalpumpe, Flügelpumpe oder dergleichen bestehen«,

Fachleuten auf diesem Gebiet wird die Erfindung bei Betrachtung der folgenden Beschreibung sowie der beigefügten Ansprüche und der zugehörigen Zeichnungen, die einerAusführungsform der Erfindung zeigen, klar werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer gegenüber Verunreinigungen beständigen Brennstoffzufuhranlage bei

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Anwendung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch eine Zahnradpumpe, die in dieser Erfindung verwendet werden Kann_t

Pig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Pig. 2 zur Darstellung zweier benachbarter komplementärer Endlagerbuchsen, ■ -,

Pig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Pig. 2 zur Darstellung der "benachbarten komplementären Endlagerfctichsen,

Pig. 5 eine perspektivische Darstellung der Zahnradzähne, welche Entlastungsnuten in deren Flächen zeigt»

Es folgt jetzt eine besondere Betrachtung der Zeichnungen. Pig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt die Einlaßleitung 10 zu einer Zahnradpumpe.12 wie auch die Auslaßleitung 14. Der Auslaß 14, d.h» die Hochdruckseite der Pumpe wird durch einenPilter 18 gerichtet. Ia einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieser Filter 18 ein Waschdiircliflußfilter. Unter einem Waschdurchflußfilter versteht man einen selbstrei— nigenden Filter. Ein' Teil des Auslaßdurchflusses wird an dem Filter 18 über die Leitung 20 zu einer Verstärkerpumpe 22 abgelenkt, wo der Druck leicht über denAuslaßdruck in der Leistung hinaus erhöht wirdo Der Durchfluß von der Verstärkerpumpe 22 strömt durch die Leitung 24 in die Zahnradpumpe 20 über öffnungen 26, 28, 30 und 32, wie es in der Figo 2 gezeigt ist.

Figur 2 zeigt einen Schnitt der druckbelasteten Zahnradpumpe, die unter einem Druckbelastungsprinzip arbeitet, d. h· es wird ein Teil der Förderflusses hinter die axial gleitenden Lager abgelaakt, um eine Pumpdichtung zwischen den Zahnradseitenflächen und. den Lagerbüchsen vorzusehen»

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Die Zahnradpumpe der Pig. 2 besteht aus einem Gehäuse 34-, welches sich parallel überschneidende, zylindrische Kammern 36 und 38 enthält, die Zahnraäder40 und 42 aufnehmen, welche in dem Üb ers chneidungsber eich kämmen. An dem offenen Ende des Gehäuses 34- ist durch Bolzen oder dergleichen (nicht gezeigt) eine Gehäuseendwandschließplatte 44 befestigt. Die freigelegte Innenseite des Verschlusses 44 bildet die Endwände 4-6 und 4-8 der Zahnradkammern 36 bzw. 38· Die Endwände 4-6 und 4-8 erstrecken sich in radialer Eichtung parallel zu den gegenüberliegenden Endwänden 50 und 52 äer Zahnradkammern 36 und 38 ₀ Die Zahnräder 40 und weisen eine geringere koaxiale Dicke auf als die Kammern 36 und 38, wodurch wenigstens auf einer Seite der Zahnräder Ringräume vorgesehen sind.

Die Zahnradkammer endwände 4-6, 4-8, 50 und 52 sind mit verkleinerten Bohrungsansätzen 54- und 56 in der Endwandschließplatte 44 und Bohrungsansätzen 58 und 60 in dem Körper 34- ausgestattete Die Zahnräder 40 und 4-2 sind mit entgegengesetzt verlaufenden koaxialen Zapfen 62, 64, 66 und 68 ausgestattet. Diese Zapfen werden in den oben erwähnten Bohrungen koaxial aufgenommen.

Die Lagerbüchsen 70» 72, 74- und 76, die am Anschluß hieran beschrieben werden, sind für den Betrieb der gegenüber Verunreinigungen beständigen Strömungsmittelzuführanlage der vorliegenden Erfindung von besonderer Bedeutung. Diese Lager sind zwischen dem Gehäuse und den Lagerzapfen angeordnet und bestehen aus zv/ei axial bewegliehen druckbelastbaren Lagern 70 und 72 und zwei statischen Lagerkörpern 74- und 76· Unter statisch wird verstanden, daß diese Buchsen mit Bezug auf das Gehäuse fest sind und nicht zur Ausübung einer Axialbewegung aufgelegt sind, wie es bei den axial beweglichen Lagern der Fall ist. Di© statischen

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74 und 76 bestehen aus rohrförmigen Abschnitten 78 und 80, die .sich um die Lagerzapfen innerhalb der Bohrungen 58 bzw. 60 herumerstrecken. Diese Lager, d.h. 74- und 76 endigen in radial nach außen verlaufenden Flanschen 82 bzw» 84, und diese Abschnitte stoßen gegen die benachbarten Zahnradflächen 98 und die Zahn-.-radkammerendwände 50 und 52 an. Die schwimmenden Lager 70 und bestehen ebenso aus rohrförmigen Abschnitten 81 bzw. 83, welche sich in die Schließplatte 44 wie auch um ihre entsprechenden Zapfen innerhalb der Bohrungen 54 bar. 56 herumerstrecken» Diese Lager, d* h. 70 und 72 endigen 'auch in Flanschabschnitte 86 bzwo 88, welche gegen die benachbarten Zahnradseiten 96 und Zahnradkammerendwände 46 bzw. 48 anstoßen. Auf den rohrförmigen Abschnitten 78' und 80 der statischen Lagerkörper sind Dichtungsringe 90 vorgesehen und ebenso sind auf den rohrförmigen Abschnitten 81 und 83, die innerhalb der Schließplatte 44 der axial beweglichen druckbelastbaren Lager 70 und 72 liegen, Dichtungsringe 91 vorgesehene Die Dichtungsringe 90 und 91 sind so ausgelegt, daß sie den Durchtritt von Strömungsmittel maischen den rohrförmigen Abschnitten der Lager und dem umgebenden Gehäuse verhindern»

Die Endflanschen 86 und 88 der axial beweglichen Lager bewegen sich auf die Zahnräder 40 und 42 zu, wenn Strömungsmittel in die Zahnradpumpe unter Druck durch die öffnungen 26 und 28 zu den Kammern 92 und 94 in den Lagern 70 bzw. 72 eintritt« Der Druck ist etwas höher als der Ausgangsdruck von der Zahnpumpe, und zwar infolge der Tätigkeit der Verstärkerpumpe 22.

Sowie Strömungsmittel in die Zahnradpumpe und die Druckbelastungskammern 92 und 94 auf den axial beweglichen Lagern 70 und 72 eintritt, wird ein ausreichender Druck ausgeübt, um die Lager ' ^w 009836/0182

mit den Zahnrädern in Berührung zu bringen. Es ist zu beachten, daß die Kammern 92 und 94- Belastungsfedern 93 enthalten, die für den erforderlichen Druck sorgen, um die Lagerflachen 96 mit den Zahnradseiten 98 in Berührung zu bringen, und zwar indem Augenblick, wenn die Pumpe angelassen wird«

Yienn die Pumpe betätigt wird,-wird Strömungsmittel über die Aüslaßleitung 14, die die Hochdruckleitung ist, auf der Pumpe abgelassen* Das Strömungsmittel strömt in denFilter 18, wo ein Teil gereinigt und über die Durchgangsleitung 20 zur Verstärkerpumpe 22 abgelenkt wird. Die Verstärkerpumpe 22 erteilt dem abgelenkten Strömungsmittel einen leichten Druckanstieg g3genüber dem Auslaßtruruck und führt es über die Durchgangs leitung 24 in die Pumpenöffnungen 26, 28, 30 und 32 der in Eig. 2 gezeigten Zahnradpumpe„ Das Strömungsmittel, welches gereinigt und unter einen gegenüber dem am Pumpenauslaß vorhandenen Druck größeren Druck gesetzt worden ist,' strömt von den Öffnungen 26, 28, 30 und 32 in dem Gehäuse der Pumpe in die axial beweglichen Lager— druckbelastungskammern 92 und 94- sowie auch in die Kanäle 100, die sich durch die statischen Lagerkörper wie auch die axial beweglichen Lager hindurcherstrecken. Somit wird das Strömungsmittel zu den Lagerflächen 96 und Zahnradseiten 98 geführt.

Nach der Darstellung in den Hg. 3 "und 4- ist in jeder der Lagerflächen eine bogenförmige Hut 102 vorhanden, die mit den Kanälen 100 in Verbindung steht« Die bogenförmigen Hüten 102 sind so eingearbeitet, daß sie unter dem Zahnwurzeldurchmesser gelegen sind»

Das abgelenkte Strömungsmittel wird von den Hüten 102 radial nach außen, dispergiort. Bei diesem radialen Auswärtsdrücken des Strömung smitt eis wig don Huten 102 herauc wird es in racUr-.j..- :I"h: ; vr>

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104, die auf den Seiten der Zahnrädzähne gelegen sind, hinein, sowie nach, unten in die Zapfen gelenkt. Die Schlitze 104 stellen eine vollständige Verteilung des gefilterten Strömungsmittels über die Zahnradseiten sicher. Auf diese Weise dient das gefilterte Strömungsmittel dazu, die Zahnrad- und Lagerflächen von Verunreinigungen freizuhalten und auch sauberes Strömungsmittel innerhalb der Zapfen vorzusäaen, um dadurch den Eintritt von Verunreinigungen in die Zapfen zu verhindern.

Die bogenförmige Nuten 102 erstrecken sich gemäß der Darstellung nicht vollständig um die Lagerfläche herum, sondern sind im Bereiche der dem Förderdruck ausgesetzten Fläche angeordnet.

Es ist ersichtlich, daß die Verunreinigungen daran gehindert ■ werden, in die Zahnrad- und Lagerflächen sowie in die Zapfen einzutreiben, und zwar infolge des auf das abgelenkte Strömungsmittel ausgeübten verstärkten Druckes. Es sind Entlastungsnuten 106 in dem Zapfen und Entlastungsnuten 110 in den Lagern vorgesehen, die als Schmiernuten für die Zapfen bzw. die Lager dienen· Die Entlastungsnuten 110 in den Lagern entlassen Strömungsmittel auf den Zapfen entlang zum Einlaß in einer in der Technik hinreichend bekannten Weise_o Die bogenförmige Gestalt der Nuten 102 wird in erster Linie benutzt, weil das Problem der Verunreinigung auf derHochdruckseite größer ist. Jedoch würde eine vollständige Umfangsnut, die durch mit regelmäßigen Abständen angeordnete Kanäle 100 gespeist würde, ebenso angemessen sein, um unter Druck stehendes Strömungsmittel für die Reinigung der Lager- und Zahnradseiten vorzusehen.

Fig. 5 zeigt die Zahnradseiten mit darin angeordneten radial verlaufenden Schlitzen 1,04_e Es ist zu beachten, daß die Form

der Schlitze 104- verändert werden kann, um eine Strömungsmittelverteilung" über die Zahnrad- und Lagerflächen vorzusehen, und die "besondere Formgebung ist hier eher erläuternd als ausschließlich aufzufassen.

Während dieser Erfindung, in Terbindung mit einer besonderen Zahnradpumpe beschrieben wurde, ist doch für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, daß dieses zur Erläuterung und. nicht zur Begrenzung gedacht ist5 der Bereich der Erfindung ist lediglich durch die beigefügten Ansprüche begrenzt, die so umfassend auszulegen sind, wie es der Stand der Technik gestattete

ÖAD ORIGINAL.

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Claims (1)

1. HAKBURG ..

   Borg-Warner Corporation

   South Michigan Avenue ■

   Chicago, 111. 60604 / USA

   —._ 20o Juli 1965

   Patentansprüche

   Gegenüber Verunreinigungen durch-ständige Strömungsmittelzufuhranlage mit einer Druckerzeugungspumpe zur Heranführung von Strömungsmittel an die Anlage, die , ein Gehäuse, eine Pumpenkammer, einen Einlaß, einen Auslaß, miteinander kämmende Pumpenzahnräder, Zapfen für die Zahnräder sowie Lager für die Zapfen aufweist, wobei die Druckerzeugungspumpe gekennzeichnet ist durch einen Filter (18), eine Verstärkerpumpe (22) sowie eine Anzahl von Kanalmitteln (14, 20, 24, 26, 38, 30, 32, 100), um Strömungsmittel von dem Auslaß der Druckerzeugungspumpe zu der Anlage zu führen, und zwar von dem Auslaß zu dem Filter, von dem Filter zur Verstärkerpumpe, von der Verstärkerpumpe zu den Lagern in der Druckerzeugungspumpe und durch' diese Lager zu den Lagerflächen und den Zahnradseitenflächen, wobei der Filter (18) in der Lage ist, einen Teil des vom Auslaßder Drucker ζ eugungspumpe kommenden StEsmungsmittels zu reinigen und ihn zur Verstärkerpumpe (22) über die Kanaleinrichtungen (20) abzulenken, und wobei die Verstärkerpumpe (22) in der Lage ist, den Druck des abgelenkten Strömungsmittels gegenüber dem Druck der Druckerzeugungspumpe (12) zu erhöhen und das Strömungsmittel

   zu denLagern (78, 80, 86/und 88) der Druckerzeugungspumpe (12) zu lenken, um einen ununterbrochenen

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   ORIGINAL

   Durchfluß gereinigten Strömungsmittels um die Lager und die Seiten der Pump en Zahnräder (98) vorzusehen.

   2ο Anlage nach Anspruch 1, in welcher die Druckerζeugungspumpe ein Gehäuse, 'Lagerkörper einschließlich druckbelastbarer, axial "beweglicher Lagerkörper, die in dem Gehäuse gelagert sind, einschließt, sowie miteinander kämmende Zahnräder, die in den Lagerkörpern gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (4-0, 42) radiale Schlitze (104) auf ihren Seiten aufweisen, die den Lagerf-lächen benachbart sind, wobei diese Lager (70» 72, 74-» 76) Kanalmittel (100) aufweisen, die durch sie hindurchführen, um Strömungsmittel von den äußeren Endoberflächenbereichen der Lager zu den Innenflächen der Lagerkörper zu führen, und wobei die Innenseiten der Lagerkörper bogenförmige Nuten (102) aufweisen, die mit Kanälen (1005 in Verbindung stehen welche sieh durch die Lager hindurcherstrecken, und wobei die Innenseiten mit den Seitenflächen der kämmenden Zahnräder (40, 42) in Eingriff kommen könne, um eine Pumpdichtbeziehung mit ihnen aufrechtzuerhalten, und wobei die äußeren Oberflächenendbereiche auf den axial beweglichen Lagern auf Strömungsmitteldruck ansprechen, um ihre Innenseiten in die Eichtung der miteinander kämmenden Zahnradseitenflächen zu drücken»

   3« Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Nuten (102) in den Lagerflächen sich nur auf der Auslaßseite der Druckerzeugungspumpe um die Lagerflächen herumerstrecken«,

   gAO ORIGINAL

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