EP3184819A2

EP3184819A2 - Verfahren zum abdichten zweier trennflächen und trennflächenabdichtung

Info

Publication number: EP3184819A2
Application number: EP16187568.7A
Authority: EP
Inventors: Van No Lanevongsa; Marko Del Aguila
Original assignee: Liebherr Machines Bulle SA
Current assignee: Liebherr Machines Bulle SA
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: CH711854A1; EP3184819B1; EP3184819A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten zweier Trennflächen, insbesondere zum Abdichten eines Pumpengehäuses mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen einer Nut in einer ersten Trennfläche, wobei die Nut sich vorzugsweise aus einer Ebene erstreckt, die durch die erste Trennfläche definiert ist, Nacharbeiten der ersten Trennfläche, vorzugsweise durch ein materialabtragendes Werkzeug, Einbringen eines Dichtmittels in die Nut, und Anlegen der zweiten Trennfläche an die mit Nut und Dichtmittel versehene erste Trennfläche, wobei vorzugsweise die zweite Trennfläche an der ersten Trennfläche befestigt wird, wobei die erste Trennfläche ein Gussteil ist und die Nut bereits in einem entsprechenden Gussrohling vorgesehen ist, und beim Nacharbeiten der ersten Trennfläche die Bezugsebene für einen Materialabtrag ein in der Nut verlaufender Nutboden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten zweier Trennflächen, insbesondere zum Abdichten eines Pumpengehäuses mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte, sowie eine durch das Verfahren hergestellte Trennflächenabdichtung.
Eine solche Trennflächenabdichtung bzw. ein Verfahren zum Abdichten zweier Trennflächen findet bspw. Anwendung in Axialkolbenmaschinen, hierbei insbesondere bei Axialkolbenpumpen.
Die Wirkung der Erfindung wird zu großen Teilen anhand einer Axialkolbenpumpe demonstriert, ist hierauf aber nicht beschränkt. So lassen sich die Vorteile der Erfindung auch bei einer Axialkolbenmaschine oder anderen hydraulischen oder nicht-hydraulischen Anwendungen erreichen. Dem Fachmann ist klar, dass im Falle einer Anwendung der Erfindung auf eine Kolbenmaschine das Bauteil "Pumpengehäuse" einem "Ölverteiler" und das Bauteil "Anschlussplatte" einem "Ölverteilerplatte" entspricht.
Eine Axialkolbenpumpe ist ein Energiewandler, der über seine Triebwelle mechanische Leistung aufnimmt und hydraulische Leistung abgibt, in dem auf der Niederdruckseite eines Ölkreislaufs Öl angesaugt wird und die mechanische Leistung -abzüglich bestehender Wirkungsgradverluste, wie Reibung, Schluckverluste, oder Ähnliches- zum Aufbau von Kompressionsleistung genutzt wird, welche in die Hochdruckseite eine Ölkreislaufs eingespeist wird, um diese dann an einen oder mehrere Verbraucher von hydraulischer Leistung zuzuführen.
Dabei ist beim Aufbau einer Axialkolbenpumpe von Vorteil, wenn das Pumpengehäuse einer Axialkolbenpumpe mit einer an dem Pumpengehäuse befestigbaren Anschlussplatte abgedichtet werden kann. Von daher weist das Pumpengehäuse eine erste Trennfläche auf, die zu einer an der Anschlussplatte vorhandenen zweiten Trennfläche öldicht angeordnet werden soll.
Bisher wurde die Abdichtung bei Herstellung des Pumpengehäuses bzw. einer Axialkolbenmaschine derart ausgeführt, dass nach dem Gießen des Pumpengehäuses im Zuge der Nachbearbeitung eines Rohlings eine Nut mit einem sogenannten Fingerfräser ausgearbeitet wird. Als Dichtungselement zwischen den beiden Trennflächen dient ein so genannter O-Ring, der während der Montage händisch in eine umlaufende Nut eingelegt wird und dabei entlang seines Umfangs so lange in einer korrekten Position gehalten werden muss, bis die Verschraubung zwischen dem Pumpengehäuse und der Anschlussplatte, die die beiden Trennflächen umfassen, derart weit vorangeschritten ist, dass eine Halterung des O-Rings durch die Aufeinanderbewegung der beiden Trennflächen selbst vorliegt.
Auch bei einer geeigneten Auslegung eines Dichtungssystems und einer korrekten Verschraubung der miteinander zu befestigenden Trennflächen ist die Dichtungsfunktion nur dann sichergestellt, wenn die Dichtung entlang des gesamten Nutumfangs vollständig in einem Innenbereich der Nut zum Liegen gekommen ist, d.h. korrekt positioniert ist und beispielsweise nicht außerhalb eines Nutbereichs gequetscht wird. So ist unter Umständen möglich, dass der zur Dichtung dienende O-Ring bei der Verschraubung der Abschlussplatte auf das Pumpengehäuse an einer Stelle nicht in der Nut verbleibt oder aus der Nut herausrutscht, wodurch der Maximaldruck, dem das Dichtungssystem standhalten kann, dadurch herabgesetzt ist.
Auch eine in Augenscheinnahme durch gründliches Betrachten einer fertig montierten Axialkolbenpumpe lässt nicht unmittelbar auf einen fehlerhaft liegenden O-Ring in der dafür vorgesehenen Nut schließen, da dies nur der Fall wäre, wenn ein Teil des O-Rings hin zu einem Sichtbereich sichtbar herausgequetscht wird. Von daher folgt auch nicht aus einer gründlichen Betrachtung, die keinen Hinweis auf einen fehlerhaft platzierten O-Ring gibt, dass der O-Ring in einer korrekten Weise eingebaut ist. Es ist nämlich möglich, dass ein Abschnitt des O-Rings trotzdem nicht innerhalb der Nut, sondern neben der Nut bspw. zur pumpeninneren Seite versetzt angeordnet ist.
Ungeachtet der damit einhergehenden reduzierten Dichtheit kann der Fall eintreten, dass die Dichtung zunächst der Druckbelastung standhält, sodass bei einem Testlauf die Fehlstellung des O-Rings nicht zwangsläufiger Weise erkannt wird. Die fehlerhafte Anordnung des O-Rings kann unter Umständen erst in einem späteren Stadium, wenn z.B. die Pumpe bereits an einer schwer zugängigen Stelle eines Endgeräts eingebaut ist, dazu führen, dass die Dichtheit unter einer gewissen Druckbelastung nicht mehr gegeben ist, was unter Umständen zu einem Gesamtausfall des Endgeräts führen kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Anmeldung die vorstehend diskutierten Probleme zu überwinden. Dies gelingt mit einem Verfahren nach Anspruch 1.
Das Verfahren zum Abdichten zweier Trennflächen, insbesondere zum Abdichten eines Pumpengehäuses mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte, umfasst ein Vorsehen einer Nut in einer ersten Trennfläche, wobei die Nut sich vorzugsweise aus einer Ebene erstreckt, die durch die erste Trennfläche definiert ist, ein Nacharbeiten der ersten Trennfläche, vorzugsweise durch ein materialabtragendes Werkzeug, ein Einbringen eines Dichtmittels in die Nut, und ein Anlegen der zweiten Trennfläche an die mit Nut und Dichtmittel versehene erste Trennfläche, wobei vorzugsweise die zweite Trennfläche an der ersten Trennfläche befestigt wird. Das Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trennfläche ein Gussteil ist und die Nut bereits in einem entsprechenden Gussrohling vorgesehen ist, und beim Nacharbeiten der ersten Trennfläche die Bezugsebene für einen Materialabtrag ein in der Nut verlaufender Nutboden ist.
Durch das Vorsehen der Nut bereits im Gussrohling einer ersten Trennfläche bzw. eines Pumpengehäuses oder einer Anschlussplatte, ist es erforderlich, die Gussform im Bereich des Nut-Negativs besonders hochwertig auszuführen.
Von daher ist nach einer Modifikation der vorliegenden Erfindung eine dem Gussrohling zugehörige Gussform im Bereich der Nut besonders hochwertig, sodass eine Nachbearbeitung der im Gussrohling vorhandenen Nut, insbesondere eine Nachbearbeitung eines Nutinnenbereichs, nicht erforderlich ist.
Darüber hinaus kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Gussform so dazu ausgelegt sein, dass beim Gießen des Gussrohlings ein Gussmaterial im Bereich der Nut derart zugeführt wird, dass eine Nachbearbeitung der Nut, insbesondere eine Nachbearbeitung eines Nutinnenbereichs, nicht erforderlich ist. Durch die vorteilhafte Gussform, die eine optimale Zufuhr des Gussmaterials in den Bereich der Nut erlaubt, ist eine später von Hand zu vollziehende Nachbearbeitung mit einem Fingerfräser oder dergleichen nicht notwendig. Von daher tragen die vorstehend diskutierten Maßnahmen dazu bei, dass nach dem Gießprozess keine Nachbearbeitung der in der ersten Trennfläche angeordneten Nut erforderlich ist.
Auch im erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Nachbearbeitung des Pumpengehäuses an der ersten Trennfläche, die ja eine Auflagefläche für die zweite Trennfläche darstellt, erforderlich. Der Materialabtrag erfolgt im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren dabei jedoch derart, dass der Nutboden eine Bezugsebene für einen zu erfolgenden Materialabtrag der ersten Trennfläche darstellt. Für den Fall, dass die beiden Trennflächen ein Pumpengehäuse und eine Anschlussplatte darstellen, wird beginnend beim Pumpengehäuserohling an der entsprechenden der Anschlussplatte zugewandten Oberfläche, also die mit einer Nut versehene erste Trennfläche, Material abgetragen, bis der Abstand zu der Ebene, die aufgrund des Materialabtrags in Richtung der am Nutboden angeordneten Bezugsebene wandert, genau den Abstand der Solltiefe der Nut aufweist.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Erfindung verläuft eine erste Trennfläche in einem Bereich um die Nut in einer Ebene und bildet damit eine Auflagefläche für die zweite Trennfläche, wobei vorzugsweise die zweite Trennfläche ebenfalls eben ausgebildet ist, sodass bei Anlegen der ersten Trennfläche an die zweite Trennfläche die beiden Trennflächen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Die beiden Trennflächen können demnach plan aufeinandergelegt werden, mit der Besonderheit, dass die erste Trennfläche eine Nut besitzt, deren Innenbereich in einem angelegten Zustand der zweiten Trennfläche dieser zugewandt ist.
Vorzugsweise ist das Dichtmittel, das in die Nut eingebracht wird, ein O-Ring, wobei vor Einbringen des O-Rings in die Nut, diese mit einem Haftmittel versehen wird, damit beim Einbringen des O-Rings in die Nut der O-Ring in der Nut fixiert wird.
Durch das Ausstatten der Nut mit einem Haftmittel wird bereits beim Einlegen des O-Rings eine gewisse Fixierung erreicht. Auf diese Weise kann die Gefahr auftretender Montagefehler durch das Verrutschen des O-Rings während der Montage der zweiten Trennfläche oder eine Anschlussplatte deutlich reduziert werden. Dabei ist es auch möglich, dass das Anbringen von Haftmittel und das Einlegen des O-Rings durch ein automatisierbares Verfahren durchgeführt werden. Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Dichtmittel ein anvulkanisiertes Dichtmaterial, das aus einer Dosiervorrichtung, vorzugsweise einer Dosierpistole, strangartig in die Nut ausgegeben wird. Es ist also möglich, das Dichtmittel direkt aus der Dosiervorrichtung in die Nut zu befördern.
Alternativ zu einem händisch in eine Nut der ersten Trennfläche oder einem Pumpengehäuse einzulegenden O-Rings wird eine Anvulkanisierung eines Dichtwulsts, ähnlich wie beim Auftragen von Silikon- oder Polymerkleber mit einer Dosierpistole ausgeführt.
Vorteilhaft an diesem Verfahrensschritt ist, dass das komplizierte Einführen des 0-Rings in die Nut und ein Halten des O-Rings in der Nut bis zu einem Anlegen der zweiten Trennfläche entfällt. Es ist nämlich durch das Ausgeben eines anvulkanisierten Dichtungsmaterials in die Nut möglich, dass mit Hilfe einer Dosiervorrichtung des anvulkanisierten Dichtungsmaterials das Dichtungsmaterial entlang der Nut in diese eingeführt wird. Vorteilhaft hieran ist auch, dass das Nachfahren der Dosiervorrichtung entlang der umlaufenden Nut, in die das Dichtungsmaterial eingeführt werden soll, automatisiert durchführbar ist.
Vorzugsweise ist das Dichtungsmaterial ein Dichtungsrohmaterial, das zum Material der Nut eine besonders hohe Adhäsion aufweist, sodass die Anforderungen an die Oberflächengüte der Nut geringer sind.
Durch die dadurch mögliche geringere Oberflächengüte der Nut kann eine kostengünstigere Gussform verwendet werden, die insgesamt zu einem günstigen erfindungsgemäßen Verfahren beiträgt.
Nach einer Variante der Erfindung ist die erste Trennfläche Teil eines Pumpengehäuses und die zweite Trennfläche Teil einer Anschlussplatte oder umgekehrt. D.h., dass die in dem Verfahren beschriebene Nut und das Aufbringen des Dichtmittels auch in der Anschlussplatte vorgesehen sein können. Vorzugsweise ist die Nut eine Flachnut, die einen Nutboden aufweist, der im Wesentlichen parallel zur ersten eben ausgebildeten Trennfläche ist.
Dabei ist möglich, dass die Seitenwände der Flachnut im Wesentlichen senkrecht zur eben ausgebildeten Trennfläche verlaufen und vorzugsweise in Querschnittssicht kreisbogenförmig in den Nutboden übergehen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Flachnut ist, dass die Anhaftung eines strangartigen Dichtungsmaterials auch nahe der Seitenwand einer Nut von hoher Güte ist. Anders wäre dies bei einem kantigen Übergang von Nutboden zur Seitenwand der Nut, da in dem Kantenknick angeordnete Luft unter Umständen nicht entweichen kann und eine Anhaftung des Dichtmittels in der Nut entgegenwirkt.
Vorzugsweise ist es dabei möglich, das Dichtmittel mit Hilfe eines automatisierten Verfahrens in die Nut einzubringen.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung eine Trennflächenabdichtung, die durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren erzeugt wird, insbesondere eine Trennflächenabdichtung für die Abdichtung eines Pumpengehäuses mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte.
Dabei kann es sich bei dem Pumpengehäuse und der daran befestigbaren Anschlussplatte um Bauteile einer Axialkolbenpumpe handeln.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung eine Trennflächenabdichtung, die durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren erzeugt wird, für die Abdichtung eines Ölverteilers mit einer daran befestigbaren Ölverteilerplatte einer Axialkolbenmaschine.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Abdichten zweiter Trennflächen, insbesondere zum Abdichten eines Pumpengehäuses mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte, wobei das Verfahren ein Aufbringen einer Beschichtung auf eine erste Trennfläche und auf eine zweite Trennfläche umfasst, wobei die erste Trennfläche und die zweite Trennfläche aus einer Metalllegierung bestehen.
Ferner wird in dem Verfahren ein Dichtungsmaterial auf die erste Trennfläche aufgebracht, und die zweite Trennfläche an die mit der Beschichtung und dem Dichtmittel versehene erste Trennfläche angelegt, wobei vorzugsweise die zweite Trennfläche an der ersten Trennfläche befestigt wird. Dabei ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine hohe Adhäsion zu der Metalllegierung der ersten und der zweiten Trennfläche aufweist, und das Dichtmittel eine hohe Adhäsion zu der Beschichtung aufweist.
Dabei ist es nicht notwendig, dass eine der beiden Trennflächen, bspw. das Pumpengehäuse oder die Anschlussplatte, mit einer Nut versehen ist. Stattdessen wird der gesamte Bereich des Pumpengehäuses, in dem normalerweise bei einer Fertigung eine Nut vorgesehen ist, mit einer speziellen Beschichtung versehen. Die Beschichtung wird nicht nur auf die erste Trennfläche sondern auch auf die zweite Trennfläche aufgebracht.
Ein besonderes Merkmal der Beschichtung ist, dass sie eine hohe Adhäsion zu der Metalllegierung der ersten und zweiten Trennfläche aufweist. Das zwischen den beschichteten Flächen der ersten und der zweiten Trennfläche angeordnete Dichtmittel wird zwischen diesen Flächen geklemmt verläuft jedoch nicht in einer Nut. Dabei weist das Dichtmittel eine hohe Adhäsion zu der Beschichtung auf, so dass ein Aufbringen des Dichtmittels auf eine der mit der Beschichtung versehenen Trennflächen einfach und genau durchgeführt werden kann. Ein nach Aufbringen des Dichtmittels erfolgtes Verrutschen ist damit sehr unwahrscheinlich, womit die gewünschte Dichtleistung zu einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit erhalten wird.
Vorzugsweise kann die Beschichtung mit einer hohen Reproduzierbarkeit hinsichtlich der Beschichtungsdicke aufgebracht werden, wobei das Aufbringen der Beschichtung in einer optionalen Fortbildung der Erfindung automatisiert durchgeführt werden kann.
Das Auftragen des Dichtungsmaterials kann ebenfalls automatisiert und mit einer hohen Reproduzierbarkeit durchgeführt werden.
In einer optionalen Modifikation der Erfindung weist weder die erste Trennfläche noch die zweite Trennfläche eine Nut in der durch die Trennfläche definierten Ebene auf. Dadurch ist es möglich eine Trennflächenabdichtung zu erhalten, die ohne die bisher im Stand der Technik verwendete Nut zwischen den Trennflächen auskommt. Die dadurch nicht notwendigen Verfahrensschritte bzw. der dadurch weniger komplexe Aufbau eines Gussformteils führt zu Kosteneinsparungen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen wiedergegeben. Es zeigen:

Fig. 1:: einen Längsschnitt einer Axialkolbenpumpe,
Fig. 2:: eine Perspektivansicht einer Axialkolbenpumpe, in der zwei Trennflächen zum Abdichten eines Bereichs zu sehen sind,
Fig.3:: die Draufsicht auf ein Pumpengehäuse von Seiten einer Anschlussplatte,
Fig. 4a & 4b:: eine Axialkolbenpumpe in der Perspektivansicht sowie einen Detailausschnitt dieser im Nahbereich einer Nut zweier Trennflächen,
Fig.5a:: einen Querschnitt der Nut mit einer unbearbeiteten und einer bearbeiteten Trennfläche,
Fig.5b:: einen Querschnitt der Nut mit einem darin eingebrachten Dichtmittel,
Fig.5c:: einen Querschnitt der Nut, bei dem die beiden Trennflächen aneinander anliegen und das Dichtmittel in die Nut drängen,
Fig. 6a:: einen Querschnitt der Nut mit einem darin eingebrachten Dichtungswulst, und
Fig. 6b:: einen Querschnitt der Nut mit aneinander anliegenden Trennflächen.

Nachfolgend wird in Fig. 1 eine Axialkoblenpumpe dargestellt anhand derer die Wirkung der Erfindung demonstriert wird. Die Erfindung soll jedoch nicht auf eine Axialkolbenpumpe beschränkt sein, da deren positive Effekte auch in anderen Anwendungsfeldern zur Geltung kommen. So lassen sich die Vorteile der Erfindung auch bei einer Axialkolbenmaschine oder anderen hydraulischen oder nichthydraulischen Anwendungen erreichen. Dem Fachmann ist beispielsweise klar, dass im Falle einer Anwendung der Erfindung auf eine Kolbenmaschine das Bauteil "Pumpengehäuse" einem "Ölverteiler" und das Bauteil "Anschlussplatte" einer "Ölverteilerplatte" entspricht.
Einen axialen Längsschnitt mit einer Beschriftung der wichtigsten Bauteile einer Axialkolbenpumpe 7 zeigt Figur 1. Die Triebwelle 71 ist mit dem sogenannten Triebwerk 72, das ist eine Zylindertrommel, in der trommelrevolverartig mehrere mit Hydraulikkolben (genannt Triebwerkskolben) bestückte Zylinderbohrungen 73 (genannt Triebwerkszylinderbohrungen) eingearbeitet sind, verbunden. In der Nullstellung -die in der Fig. 1 dargestellt ist-, in der keine Öleinspeisung an der Hochdruckseite vorliegt, erfolgt keine koaxiale Bewegung der in den Triebwerkszylindern beherbergten Triebwerkskolben 74. Damit die besagte Energiewandlung erfolgen kann, muss im Zuge der Drehung des Triebwerks eine entsprechende koordinierte axiale Bewegung jedes Triebwerkskolbens 74 erfolgen, so dass sich dieser aus seiner Triebwerkszylinderbohrung 73 (bis zum Erreichen einer Endposition) solange heraus bewegt, wie der entsprechende Zylinder mit der Öl-Niederdruckseite verbunden ist und der Triebwerkskolben 74 dann wieder in den Triebwerkszylinderbohrung 73 hineingepresst wird, wenn dieser mit der Öl-Hochdruckseite verbunden ist. Die Koordination zwischen der Winkelposition des Triebwerks 72 und der abgestimmten Verbindung der einzelnen Triebwerkszylinderbohrungen 73 mit jeweils einem der beiden Ölkreisläufen bzw. einer kurzfristigen Sperrung zu Beiden erfolgt über die sogenannte Steuerplatte 75, die selber drehfest gelagert ist und in der über der Umlaufbahn der Triebwerkszylinderbohrung jeweils über den Winkelbereich abgestimmte Bohrungen vorhanden sind, so dass im Zuge der Drehung des Triebwerks die momentan erforderliche Anbindung zwischen jeder jeweiligen Triebwerkszylinderbohrung 73 und den beiden Seiten des Haupt-Ölkreislaufs, d. h. der Oberdruck- und der Unterdruckseite vorliegt.
Die Höhe des Drehmoments, welches von einer Axialkolbenpumpe 7 (eines jeweiligen Typs) aufgenommen werden kann, um im Zusammenwirken mit ihrer Drehzahl hydraulische Leistung abgeben zu können, wird durch die pro Vollumdrehung der Triebwelle 71 und von den Triebwerkskolben 74 durchlaufenen Hublänge bestimmt. Die Hublänge wird durch den Schrägwinkel der Schrägscheibe 76 (auch Schwenkwiege genannt) vorgegeben, der über eine Verstelleinrichtung bei arbeitender Hydraulikpumpe definiert und kontinuierlich geändert werden kann. Im Leerlaufbetrieb der Axialkolbenpumpe 7, d. h. in der bereits erwähnten Nullstellung liegt ein Schrägwinkel von 0° vor. In diesem Fall steht die axiale Symmetrielinie der Triebwelle 71 genau senkrecht zu der durch die Stützfläche der Schrägscheibe 76 aufgespannten Ebene.
Die Schrägscheibe 76 ist derart fixiert, dass sie nicht an der Drehbewegung des Triebwerks 72 teilnimmt. Bei der Rotation des Triebwerks 72 halten die darin trommelrevolverartig angeordneten Triebwerkskolben 74 über die an ihnen befestigten Gleitschuhe 77 an Ihrer Lauffläche Kontakt entlang der Stützfläche der Schrägscheibe 76, indem die Hydraulikzylinder mittels einer Rückzugmechanik über die sich mit dem Triebwerk 72 mitdrehende Rückzugsplatte 78 die dafür erforderlich Anpresskraft aufbringt.
Die Verstellung der Schrägscheibe 76 kann z. B. über einen Stellkolben 79 erfolgen, der mittels Öldruck aus dem Steuerzylinder gedrückt wird und seine Bewegung auf eine Seite der Schrägscheibe 76 überträgt, was aufgrund der Art ihrer Lagerung im Pumpengehäuse zu deren Kippbewegung führt.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Schrägscheibe 76 ist eine Rückstellfeder angebracht, wodurch eine Gegenkraft zur Beaufschlagung durch den Stellkolben aufgebracht wird, so dass sich eine je nach Öldruck im Stellkolben abhängige Winkellage der Schrägscheibe 76 und somit eine definierte zurückgelegte Hublänge der Triebwerkskolben pro Triebwerks-Vollumdrehung ergibt. Durch den in der vorliegenden Fig. 1 gezeigten Schnitt ist die Rückstellfeder verdeckt.
Die Mantelfläche des Triebwerks 72 wird vom Pumpengehäuse umschlossen. Das Pumpengehäuse ist gegenüberliegend zu der Seite, durch welches der Verzahnungsbereich der Triebwelle 71 aus diesem nach aussen geführt ist, komplett geöffnet. In Bezug auf die Pumpenachse befinden sich gegenüberliegend des Einbauorts der Schrägscheibe 76 mit den aufliegenden Gleitschuhen 77 und den wiederum daran verbundenen Triebwerkskolben 74 die offenen Enden der Triebwerkszylinderbohrungen 73 an der offenen Endseite des Pumpengehäuses. Wie erwähnt, werden die offenen Enden der Zylinderbohrungen 73 von der drehfest montierten Steuerplatte 75 berührt. Auf das offene Ende des Pumpengehäuses wird die sogenannte Anschlussplatte 4 montiert, über die die Verbindungen der Axialkolbenpumpe 7 mit der Niederdruck- und der Hochdruckseite des Ölkreislaufs erfolgen. Die Triebwelle 71 ist an dem Ende des Pumpengehäuses 3, dort wo die Triebwelle 71 durch dieses herausgeführt ist, und am gegenüberliegenden Ende des Pumpengehäuses 3, hinter dem Triebwerk 72 gelagert. Die aus Stellkolben und Rückstellfeder gebildete Verstelleinheit der Schrägscheibe 76 kann im Pumpengehäuse 3 integriert oder teilintegriert oder separat angebaut sein.
Damit die beschriebene Funktionsweise zutreffend ist, müssen das Triebwerk 72 und die Steuerplatte 76 aufeinander gedrückt werden und gleichzeitig muss das Triebwerk über die sogenannte Rückzugskugel 78 in Richtung Schrägscheibe 76 gedrückt werden, damit sich entlang Ihrer Stützfläche die Laufflächen der Gleitschuhe 77 mit einem leichten Anpressdruck bewegen, um auf diese Weise den Sollschrägwinkel einzuhalten, wodurch wiederum der pro Vollumdrehung der Triebwelle 71 von den Triebwerkskolben 74 zurückgelegte Sollwert der Hublänge eingehalten wird. Die beiden beschriebenen Druckkräfte werden durch zahlreiche kleine in der Vielzahnkupplung 70 angeordneten Federn erreicht.
Figur 2 zeigt eine Perspektivansicht einer Axialkolbenpumpe. Man erkennt das Pumpengehäuse 3, das mit einer Anschlussplatte 4 verbunden ist. In den einander zugewandten Trennflächen 1, 2 von Pumpengehäuse 3 und Anschlussplatte 4 ist eine umlaufenden Nut vorgesehen, um einen von der Nut umschlossenen Bereich abzudichten.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf das Pumpengehäuse 3. Man erkennt die umlaufende Nut 5, die in der ersten Trennfläche 1 des Pumpengehäuses 3 verläuft. Die Nut 5 weist dabei eine innenliegende Seitenwand 52a und eine außenliegende Seitenwand 52b auf. Um eine Abdichtung des von der Nut 5 umgebenen Bereichs zu erreichen, wird vor einem Auflegen einer zweiten Trennfläche ein Dichtmittel 6 in die Nut eingebracht.
Figur 4a zeigt erneut die Perspektivansicht der mit einer Nut versehenen Axialkolbenpumpe.
Figur 4b zeigt dabei einen Ausschnittsbereich nahe der Nut 5 in einem Querschnitt. Man erkennt, dass die von Teilen des Pumpengehäuses 3 gebildete erste Trennfläche 1 bis auf die Nut 5 plan an der von der Anschlussplatte 4 gebildeten zweiten Trennfläche 2 anliegt. In der Nut 5 ist ein Dichtmittel 6 eingebracht, das in einem entspannten Zustand über die Höhe der Nut 5 hinausgeht. Durch Anlegen der beiden Trennflächen 1, 2 aneinander wird das Dichtmittel 6 zwischen dem Nutboden und der zweiten Trennfläche 2 eingeklemmt und sorgt damit maßgeblich für eine Dichtheit zwischen der inneren und der äußeren Seitenwand der Nut 5.
Typischerweise ist es die Aufgabe die von der Nut umgebenen, mit Öl versehenen Bereiche derart abzudichten, dass die mit der äußeren Seitenwand der Nut 5 in Berührung stehenden Bereich ölfrei oder so gut wie ölfrei sind. Ein Öldurchgang von dem mit Öl versehenen Innenbereich zu einem von der Nut 5 abgegrenzten Außenbereich soll vermieden werden.
Figur 5a zeigt einen Querschnitt der Nut 5 in der ersten Trennfläche 1, wobei die erste Trennfläche 1 sowohl auf Seiten des Pumpengehäuses 3, als auch der Anschlussplatte 4 vorhanden sein kann. Dargestellt ist die Nut 5 in Form einer Flachnut, die sich dadurch auszeichnet, dass sie einen Nutboden 51 besitzt, der im Wesentlichen parallel zur Auflagefläche 12 der ersten Trennfläche 1 ist.
Mit dem Bezugszeichen 11 ist die Oberfläche der ersten Trennfläche 1 bezeichnet, die sich im Zustand eines Gussrohlings ergibt. Die Oberflächengüte ist hierbei unkritisch, da eine Nachbearbeitung der Oberfläche vorgesehen ist. Diese Nachbearbeitung enthält einen materialabtragenden Verfahrensschritt, in dem die ursprünglich aus dem Gussrohling entstammende Oberfläche 11 auf die finale Oberfläche 12 oder auch Auflagefläche der ersten Trennfläche 1 abgetragen wird. Hierbei ist dann eine sehr hohe Oberflächengüte erforderlich.
Dabei ist es von großem Vorteil, die Bezugsebene für die spanabhebende Bearbeitung der Fläche 11 hin zur Oberfläche 12 des Gussteils in dem Nutboden zu sehen. Da der Gussrohling im Bereich des Nutbodens 51 von so hoher Güte ist, dass hier keine Nachbearbeitung erforderlich ist, bzw. das Zuführmaterial in der Gussform derart zugeführt wird, dass das Gussmaterial sich optimal im Nutbereich ansammeln kann, ist ein automatisches, spanabhebendes Nachbearbeitungsverfahren, das als Bezugsebene den Nutboden 51 heranzieht, möglich. Das Nachbearbeiten des Rohlings in der Nut 5 kann entfallen. Lediglich die Nachbearbeitung der Fläche 11 zur finalen Anlegefläche 12 der zweiten Trennfläche 2 ist erforderlich.
Im Übergangsbereich von Nutboden 51 zur Anlegefläche 12 der ersten Trennfläche 1 sind Seitenflächen 52 der Nut 5 vorhanden, die im Wesentlichen senkrecht zur eben ausgebildeten Anlegefläche 12 bzw. zur ersten Trennfläche 1 verlaufen und in Querschnitssicht kreisbogenförmig in den Nutboden 51 übergehen. Der Ausdehnungsbereich der Flachnut 5 ist mit B gekennzeichnet. In diesem Bereich weist das Gussteil eine sehr hohe Oberflächengüte auf. Mit T ist die Nuttiefe bezeichnet, die ausgehend von dem einer Nachbearbeitung nicht zu unterziehenden Nutboden 51 bestimmt wird.
Figur 5b zeigt eine Nut 5 in einer Querschnittsansicht, in der ein Dichtmittel 6 in Form eines O-Rings 61 mittig in die Nut 5 eingelegt ist. Man erkennt, dass die Nuttiefe T geringer ist als der Durchmesser des in seinem Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen O-Rings 61. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Anlegen der zweiten Trennfläche 2 an die erste Trennfläche 1 der O-Ring 61 in Richtung Nutboden 51 gedrängt wird und eine bessere Dichtwirkung aufbaut.
Figur 5c zeigt diesen Zustand, in dem die zweite Trennfläche 2 auf die erste Trennfläche 1 aufgelegt ist. Dabei wird das Dichtmittel 6, hier in Form eines 0-Rings 61, derart gedrängt, dass der ursprünglich aus der Nut 5 herausstehende Teil des Dichtmittels vollständig in die Nut 5 eingedrückt wird. Dadurch ergeben sich größere Kontaktbereiche des Dichtmittels 6 zwischen der ersten Trennfläche 1 und der zweiten Trennfläche 2.
Figur 6a zeigt einen Querschnitt der Nut 5 mit einer darin eingebrachten Dichtwulst 62. Die Dichtwulst 62 kann strangartig aus einer Dosiervorrichtung in die Nut 5 eingebracht werden. Mit dem Bezugszeichen 52a ist die Innenkante der Nut 5 bezeichnet, wohingegen 52b die Außenkante der Nut 5 kennzeichnet. Des besseren Verständnisses halber wurde die Bestimmung von Innenkannte 52a und Außenkante 52b bereits in Figur 3 eingezeichnet. Da die Nut eine umlaufende Nut 5 ist, ist die Definition der Innen- und Außenkante 52a, 52b aus sich heraus leicht verständlich.
In der Figur ist die Dichtwulst entlang der gesamten Nut 5 entlang der Außenkante 52b aufgesetzt. Dadurch wird bei Aufsetzen der zweiten Trennfläche 2 die Dichtung 62 durch den Öldruck im Inneren der Pumpe in den abzudichtenden Bereich hineingedrückt. In anderen Worten geht ein hoher Druck von Seiten der inneren Seitenwand 52a in Richtung der äußeren Seitenwand 52b vom Inneren des durch die Nut 5 umschlossenen Bereiches aus. Durch das Ansetzen der Dichtung 6 an der äußeren Seitenwand 52b wird die Dichtung 6 in einer dichtenden Weise gegen die äußere Seitenwand 52b gedrückt und verstärkt insgesamt den Dichtungseffekt. Von daher ist es vorteilhaft, eine Dichtung 6 oder eine Dichtungswulst 62 so in der Nut 5 anzuordnen, dass diese mit der äußeren Seitenwand 52b der Nut 5 in Kontakt steht. Es wird dadurch verhindert, dass es bei Ausüben eines hohen Drucks von der Innenseite der umlaufenden Nut 5 zu einem Verrücken der Dichtung 6 kommt, was unter Umständen zu einem Dichtungsabfall führt.
Kommt eine mittels O-Ring 61 ausgeführte Dichtung 6 oder eine mittels Dichtungsmaterial 62 ausgeführte Dichtung 6 an der Innenkante 52 a der Dichtungsnut 5 zum Liegen, kann sich Öl durch den vorliegenden Druck im Inneren der Pumpe unter der Dichtung 6 hindurchschieben.
Von daher droht hier ein signifikanter Ölverlust bis hin zur vollständig Undichtheit. Die vorteilhafte Anordnungsposition der Dichtung 6 gilt sowohl für einen O-Ring 61 als auch für ein Dichtungsmaterial 62, das strangartig aus einer Dosiervorrichtung erhalten wird.
Figur 6b zeigt einen Querschnitt der Nut nach einem Aufsetzen und Befestigen der Anschlussplatte 4 an dem Pumpengehäuse 3. Dabei sind die beiden Trennflächen 1 und 2 plan zueinander ausgerichtet und das in der Nut 5 angeordnete Dichtungsmaterial 62 drängt sich in Richtung der inneren Seitenwand 52a der Nut 5. Ein Druck von Seiten der inneren Seitenwand 52a in Richtung der äußeren Seitenwand 52b drängt das Dichtungsmaterial 62 noch weiter in Richtung der äußeren Seitenwand 52b, und führt damit zu einem besonders dichten Abschluss, jedoch zu keiner Verrückung der Dichtung 6, so dass eine Leckage von Öl nicht möglich ist.

Claims

Verfahren zum Abdichten zweier Trennflächen (1, 2), insbesondere zum Abdichten eines Pumpengehäuses (3) mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte (4), wobei das Verfahren umfasst:
Vorsehen einer Nut (5) in einer ersten Trennfläche (1), wobei die Nut (5) sich vorzugsweise aus einer Ebene erstreckt, die durch die erste Trennfläche (1) definiert ist,

Nacharbeiten der ersten Trennfläche (1), vorzugsweise durch ein materialabtragendes Werkzeug,

Einbringen eines Dichtmittels (6) in die Nut (5), und

Anlegen der zweiten Trennfläche (2) an die mit Nut (5) und Dichtmittel (6) versehene erste Trennfläche (1), wobei vorzugsweise die zweite Trennfläche (2) an der ersten Trennfläche (1) befestigt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Trennfläche (1) ein Gussteil ist und die Nut (5) bereits in einem entsprechenden Gussrohling vorgesehen ist, und

beim Nacharbeiten der ersten Trennfläche (1) die Bezugsebene für einen Materialabtrag ein in der Nut (5) verlaufender Nutboden (51) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine dem Gussrohling zugehörige Gussform im Bereich der Nut (5) besonders hochwertig ist, so dass eine Nachbearbeitung der im Gussrohling vorhandenen Nut (5) nicht erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Gussform dazu ausgelegt ist, dass beim Gießen des Gussrohlings ein Gussmaterial im Bereich der Nut (5) derart zugeführt wird, dass eine Nachbearbeitung der Nut (5), insbesondere eine Nachbearbeitung eines Nutinnenbereichs (51, 52, 53), nicht erforderlich ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Trennfläche (1) in einem Bereich um die Nut (5) in einer Ebene verläuft und damit eine Auflagefläche für die zweite Trennfläche (2) bildet, wobei vorzugsweise die zweite Trennfläche (2) ebenfalls eben ausgebildet ist, so dass bei Anlegen der ersten Trennfläche (1) an die zweite Trennfläche (2) die beiden Trennflächen (1, 2) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtmittel (6) ein O-Ring (61) ist, und vor Einbringen des O-Rings (61) in die Nut (5), diese mit einem Haftmittel versehen wird, damit beim Einbringen des O-Rings (61) in die Nut (5) dieser in der Nut (5) fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Dichtmittel (6) ein anvulkanisiertes Dichtungsmaterial (62) ist, das aus einer Dosiervorrichtung, vorzugsweise einer Dosierpistole, strangartig in die Nut (5) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Dichtungsmaterial (62) ein Dichtungsrohmaterial ist, das zum Material der Nut (5) eine besonders hohe Adhäsion aufweist, so dass die Anforderungen an die Oberflächengüte der Nut (5) geringer sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Trennfläche (1) Teil eines Pumpengehäuses (3) und die zweite Trennfläche (2) Teil einer Anschlussplatte (4) ist oder umgekehrt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nut (5) eine Flachnut ist, die einen Nutboden (51) aufweist, der im Wesentlich parallel zu ersten eben ausgebildeten Trennfläche (1) ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Seitenwände der Flachnut im Wesentlichen senkrecht zur eben ausgebildeten ersten Trennfläche (1) verlaufen und vorzugsweise in Querschnittssicht kreisbogenförmig in den Nutboden (51) übergehen, so dass die Anhaftung eines strangartigen Dichtungsmaterials (62) auch nahe der Seitenwand (52) einer Nut (5) von hoher Güte ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtmittel (6) mit Hilfe eines automatisierten Verfahrens in die Nut (5) eingebracht wird.
Trennflächenabdichtung erzeugt durch eines der vorhergehenden Verfahren, vorzugsweise für die Abdichtung eines Pumpengehäuses (3) mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte (4) einer Axialkolbenpumpe.
Verfahren zum Abdichten zweier Trennflächen (1, 2), insbesondere zum Abdichten eines Pumpengehäuses (3) mit einer daran befestigbaren Anschlussplatte (4), wobei das Verfahren umfasst:
Aufbringen einer Beschichtung auf eine erste Trennfläche (1) und auf eine zweite Trennfläche (2), wobei die erste Trennfläche (1) und die zweite Trennfläche (2) aus einer Metalllegierung bestehen,

Aufbringen eines Dichtungsmaterials auf die erste Trennfläche (1), und

Anlegen der zweiten Trennfläche (2) an die mit der Beschichtung und Dichtmittel (6) versehene erste Trennfläche (1), wobei vorzugsweise die zweite Trennfläche (2) an der ersten Trennfläche (1) befestigt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Beschichtung eine hohe Adhäsion zu der Metalllegierung der ersten und zweiten Trennfläche (2) aufweist, und

das Dichtmittel (6) eine hohe Adhäsion zu der Beschichtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Beschichtung mit einer hohen Reproduzierbarkeit hinsichtlich der Beschichtungsdicke aufgebracht werden kann, und vorzugsweise die einzelnen Verfahrensschritte automatisiert durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei weder die erste noch die zweite Trennfläche (2) eine Nut (5) in der durch die Trennfläche (1, 2) definierten Ebene aufweist.