DK146029B - Tandhjulspumpe eller -motor - Google Patents

Description

λ 146029 ο

Den foreliggende opfindelse angår en tandhjulspumpe eller -motor af den i indledningen til krav 1 angivne art.

I nogle kendte tandhjulsmaskiner er drivende eller drevne aksler forbundet med planetbevægede tandhjulselementer 5 med leddelte forbindelser såsom kardanaksler. Disse er ret kostbare at fremstille og er under visse belastningsbetingelser underkastet kraftigt slid. I andre kendte apparater af den forannævnte art strømmer fluidum til og fra de af tandhjulet og tandringen afgrænsede arbejdskamre gennem bugtede og for-10 snævrede kanaler, i hvilke friktion mellem fluidet og appara-tets arbejdende dele sammen med forholdsvis høje tryk, der er forårsaget af forsnævringerne i kanalerne, medfører frembringelse af unødvendig varme.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at forøge 15 virkningsgraden af apparater af den nævnte art ved tilvejebringelse af et ventilstyrings- og kanalarrangement, i hvilket begrænsningen af fluidumstrømningen gennem apparatet er formindsket i væsentlig grad, og hvor længden af bevægelsesvejen for fluidet gennem apparatet ligeledes er formindsket.

20 Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

I pumpen eller motoren ifølge den foreliggende opfindelse strømmer fluidum fra tilgangen gennem åbningerne i de samvirkende ventilskiver langs rette linier til de arbejdskamre, 25 der udvider sig, og fra arbejdskamrene, som trækker sig sammen, langs rette linier gennem åbningerne i de andre ventilskiver til afgangen. Arrangementet af ventilskiverne og bevægelsen af den til tandringen koblede ventilskive tillader, at åbningerne gennem hver af disse kan være af forholdsvis stor størrelse 30 med henblik på i det væsentlige uhindret bevægelse af fluidet derigennem i retning mod og bort fra de arbejdskamre, der hhv. udvider sig og trækker sig sammen. Yderligere deltager kun den indvendigt fortandede tandring og koblingselementerne i planetbevægelsen, mens alle andre komponenter roterer om aksen 35 for akselen, hvorved ubalance og tilbøjelighed til vibration af apparatet er minimal.

2 146029

O

En udførelsesform for pumpen eller motoren ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav 2 angivne. Dette arrangement tilvejebringer et yderst simpelt og effektivt middel til at meddele de til tandringen koblede ventilskiver 5 drejende ventilstyringsbevægelse og sikrer samtidig og præcis bevægelse af begge ventilskiver i forhold til tandhjulet og tandringen med henblik på nøjagtig ventilstyring af fluidum i forhold til de arbejdskamre, der hhv. udvider sig og trækker sig sammen.

10 Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en fluidummotor ifølge opfindelsen set i perspektiv, fig. 2 i større målestok et aksialt tværsnit i det 15 væsentlige langs linien 2-2 i fig. 1, fig. 3, 4, 5, 6 og 7 tværsnit henholdsvis langs linierne 3-3, 4-4, 5-5, 6-6 Og 7-7 i fig. 2, og fig. 8 til dels i snit en af de i fig. 2 og 6 viste tætningsringe.

20 Ved den viste udførelsesform for opfindelsen omfatter et aflangt hus en hul midterdel 2 og over for hinanden liggende endedæksler 3. Midterdelen 2 omfatter en ydre kappe 4 og et indre, cylindrisk afsnit 5, som fastholdes mod drejning inden i den ydre kappe 4 ved hjælp af et par diametralt over for 25 hinanden anbragte fjedre eller tilsvarende befæstelseselementer 6. I almindelighed midt mellem deres ender samvirker delene 4 og 5 om at afgrænse en tilførselsåbning 7, idet den ydre kappe 4 yderligere er udformet således, at den frembyder en ventilationsåbning 8. Det indre, cylindriske afsnit 5 er desuden ud-30 formet således, at det frembyder et par med aksial afstand anbragte, indvendige, stationære fortandinger 9. Et par ringformede tætningsplader 10 er anbragt inden i de modsat beliggende endepartier af det indre afsnit 5 mellem de indvendige, stationære fortandinger 9 og de tilgrænsende endedæksler 3, 35 idet hele husenheden holdes sammen af maskinskruer 11, som er indskruet i modstående ender af den ydre kappe 4. Endedækslerne 3 146029

O

3 er udformet således, at de frembyder fluidumafgangsåbninger 12. Der er tilvejebragt andre åbninger 13 i endedækslerne 3, idet disse står i forbindelse med ventilationsåbningen 8 gennem forskellige rum i endedækslerne 3 og mellem den ydre kappe 4 og 5 det indre, cylindriske afsnit 5.

En aflang drivaksel 14 er lejret i lejeenheden 15, som er monteret i endedækslerne 3 ligesom passende aksialtryk-lejer 16. Den ene ende af akselen 14 er vist endende inde i det ene af endedækslerne 3, idet denne ende er skjult under en 10 dækplade 17, se især fig. 2. Den modsatte endedel af akselen 14 rager ud gennem det modstående endedæksel 3 gennem en sædvanlig støvpakning 18 og er forsynet med en not 19. Som vist forløber akselen 14 aksialt i huset 1 og er koaksial med de stationære, indvendige tandhjul, som dannes af fortandingerne 9.

15 Akselen 14 er udformet således, at den frembyder en mangenotdel 20 aksialt inden for lejerne 15 til montering af forskellige elementer til drejning med akselen 14. En rotor i almindelighed betegnet med 21 omfatter et cylindrisk element 22, et par ringformede ventilskiver 23 og et rørformet afstands-20 element 24, som er anbragt mellem de ringformede ventilskiver 23. De ringformede ventilskiver 23 har aksialt modstående, plane overflader og er sammen med det rørformede afstandselement forsynet med aksiale mangenotåbninger, der passer snævert på den mangenotforsynede del 20 af akselen 14. De ydre ende-25 kanter af de ringformede ventilskiver 23 er udformet således, at de frembyder en fortanding, som har snævert tandindgreb med en indvendig fortanding 25 på det cylindriske element 22. Som vist i fig. 2-4 er skiverne 23 anbragt med aksialt mellemrum og forsynet med et antal med mellemrum langs omkredsen anbragte, 30 gennemgående fluidumåbninger 26. Ved den viste udførelsesform er der tre åbninger 26 i hver af de ringformede skiver 23.

Mellem skiverne 23 er det cylindriske element 22 forsynet med i omkredsretningen forløbende spalter 27, som er anbragt inden for den indre ende af tilførselsåbningen 7. I den samlede til-35 stand af rotoren 21 danner de aksialt uden for skiverne 23 liggende dele af de cylindriske elementer 22 ringformede flanger, hvis fortandinger 25 i det efterstående skal betegnes 4 146029 o som roterende, indvendige fortandinger eller tandhjul 25.

Hver af de roterende, indvendige fortandinger 25 er anbragt aksialt indenfor den tilsvarende stationære, indvendige for-tanding 9.

5 Et par tandhjul 28 er notforbundet med akselen 14 i aksial afstand uden for hver sin af ventilskiverne 23 i rotoren 21, idet rørformede afstandselementer 24 er indskudt mellem skiverne 23 og tandhjulene 28. Ved den viste udførelsesform for opfindelsen har tandhjulene 28 i tværsnit form som 10 ligesidede trekanter, som danner afrundede, udvendige tandelementer 29. Som det specielt er vist i fig. 3-6 er tandhjulene 28 koaksiale med akselen 14. Hvert af tandhjulene 28 har monteret excentrisk derpå den ene af et par tandringe 30 med indvendige tandelementer 31, hvoraf der er ét mere end tandele-15 menterne 29 på tandhjulene 28. Tandringene 30 er indrettet til at deltage i en planetbevægelse, idet deres akser bevæger sig i planetbaner omkring den fælles akse for tandhjulene 28 og akselen 14. Som vist i fig. 2-4 er den ene tandring 30 vinkelforskudt i forhold til den anden tandring 30, således at 2o akserne for tandringen 30 er anbragt ved diametralt modstående sider af den fælles akse for tandhjulene 28. I fig. 2 er aksen for den ene af tandringene angivet ved A, mens aksen for den anden er angivet ved B. Den fælles akse for akselen 14 og tandhjulene 28 er angivet ved C. Tandringene 30 har ydre, cy-25 lindriske overflader, hvorpå der er lejret ringformede elementer 32, der hver er udformet således, at de frembyder aksialt adskilte, udvendigt fortandede tandhjul 33 og 34, som er i tandindgreb med hver sin af de indvendige fortandinger 9 og 25. De ringformede elementer 32 føres i en fælles planetbane 30 med den tilsvarende tandring 30, idet tandhjulene 33 og 34 har væsentlig mindre diameter end de tilsvarende indvendige fortandinger 9 og 25. Vinkelforsætningen mellem tandringene 30 bevirker, at tandhjulene 33 og 34 på det ene af de ringformede elementer 32 indgriber med den tilsvarende indvendige fortan-35 ding 9 og 25 ved et punkt, der ligger diametralt modsat indgrebspunktet for de tilsvarende tænder på det andet ringformede 5 146029 o element 32 med den anden af de indvendige fortandinger 9 og 25.

Et par ringformede ventilskiver 35 er ved hjælp af mangenoter anbragt på akselen 14 til roterende bevægelse sammen med denne og aksialt inden for hver sin af tætningspla-5 derne 10. Hver af pladerne 10 er udformet således, at den frembyder en ringformet rille 36 til optagelse af en pakring 37, som fortrinsvis er fremstillet af gummi eller et andet elastomert materiale, og som fortrinsvis som underlag har en i handelen værende O-ring 38. Som vist i fig. 8 er pakringen 10 37 fortrinsvis Y-formet således, at der tilvejebringes en ring formet grunddel 39 og divergerende flanger 40, idet grunddelen 39 optages i rillen 36, mens flangerne 40 udflades mellem hver af ventilskiverne 35 og den tilgrænsende tætningsplade 10. Hver af ventilskiverne 35 er udformet således, at det frembyder 15 et antal med afstand langs omkredsen anbragte åbninger 41. På tegningen er vist tre af disse. Hver ventilskive 35 er aksialt adskilt fra det tilgrænsende tandhjul 28 af et rørformet afstandselement 24, som med en mangenotforbindelse er anbragt på akselen 14.

20 Akselen 14 fastholdes mod aksial bevægelse i huset 1 ved hjælp af et par fjederringe eller kraver 42, som er anbragt i langs omkredsen forløbende riller 43 i akselen 14 tæt ved de aksialt indre ender af lejerne 15. Fjederringene 42 holder yderligere rotorerne 21 og tandhjulene 28 såvel som ventil-25 skiverne 35 i deres rigtige stilling på akselen 14 over et par trykkraver 44 og et antal fjederskiver 45. Antallet af fjederskiver kan vælges forskellige med henblik på kompensation for variationer i bearbejdningstolerancerne for de forskellige dele.

30 Hvert af tandhjulene 28 og dets tilhørende tandring 30 er forsynet med aksialt indre og ydre, ringformede ventilskiver henholdsvis 46 og 47, idet disse er lejret på hver sit af de rørformede afstandselementer 24 med aksialt modstående flader af ventilskiverne 46 i forskydeligt anlæg mod den til-35 grænsende side af de ringformede ventilskiver 23 og den indre ende af det tilgrænsende tandhjul 28 og den pågældende tandring 6 0 146029 30 og ringformede element 32. De aksialt modstående flader af ventilskiverne 47 er anbragt i forskydeligt anlæg flade mod flade med de tilgrænsende ventilskiver 35 og de aksialt ydre endeflader af tandhjulene 28, disses tilknyttede tandringe 5 30 og ringformede elementer 32. Ventilskiverne 46 og 47 samvirker med deres tilknyttede tandhjul 28 og tandring 30 om afgrænsning af arbejdskamre 48, som i rækkefølge efter hinanden udvider sig og trækker sig sammen under den roterende bevægelse af akselen 14 og den roterende og excentriske bevægelse af 10 tandringene 30. Hver af ventilskiverne 46 og 47 har et antal gennemgående åbninger 49 og 50, som bevæger sig ind i og bort fra en stilling ud for hver sit af kamrene 48 såvel som ind i og bort fra en stilling ud for hver sin af åbningerne 26 og 41 i ventilskiverne 23 og ventilskiverne 35. Ved den foreliggende 15 udførelsesform er der fire åbninger 49 i hver af ventilskiverne 46 og 47. Organerne til at meddele ventilskiverne 46 og 47 en roterende bevægelse i afhængighed af planetbevægelsen af tandringene 30 omfatter et antal stifter 51, som rager aksialt ud fra tandringene 30 og ind i med afstand langs omkredsen 20 anbragte åbninger 52, som forløber aksialt gennem ventilskiverne 46 og 47. Stifterne 51 deltager i planetbevægelsen sammen med den tilsvarende tandring 30 inden i de tilsvarende åbninger 52 i den pågældende ventilskive, idet forholdet mellem diametrene af stifterne 51 og de tilsvarende åbninger 52 samt 25 placeringen af åbningerne 52 er af en sådan art, at stifterne 51 er i forskydeligt anlæg mod de cirkulære vægge i åbningerne 52. Ventilskiverne 46 og 47 foretager således udelukkende en roterende bevægelse på akselen 14, idet denne bevægelse meddeles dem ved roterende bevægelse af den tilsvarende tandring 30 30 under dennes planetbevægelse.

Ved den i det foranstående beskrevne konstruktion står åbningerne 41 i ventilskiven 35 i forbindelse med afgangsåbningerne 12 gennem ringformede kanaler, som er afgrænset af tætningspladerne 10 og de tilsvarende belastningskraver 44 som 35 vist i fig. 2. Det vil forstås, at apparatet kan drives som fluidummotor eller som fluidumpumpe med samme lethed. Når det 7 0 146029 drives som motor, indføres fluidum såsom trykluft til det indvendige af huset 1 gennem tilførselsåbningen 7, hvorfra det strømmer radialt indad gennem spalterne 17 i den første rotor 21 og aksialt udad gennem åbningerne 26 og de ud for 5 liggende åbninger 49 ind i visse af kamrene 48 og får disse kamre til at udvide sig ved at meddele tandringene 30 en planetbevægelse. Samtidig tillader man luften i de kamre 48, som trækker sig sammen, at blive udstødt gennem over for hinanden liggende åbninger 41 og 50 og gennem afgangsåbningerne 12. Under 10 planetbevægelsen af tandringene 30 og deres tilsvarende ringformede elementer 32 bevirker indgrebet mellem de udvendige fortandinger 33 og 34 med de tilsvarende indvendige fortan-dinger 9 og 25, at rotoren 21 og akselen 14 meddeles en rotation. Når akselen 14 roterer, roterer ligeledes tandhjulene 28.

15 Det forholdsvise antal og placeringen af åbningerne 26 og 49 såvel som tandhjulsarrangement mellem det ringformede element 32 og rotoren 21 bringer en af åbningerne 26 til at ligge ud for en åbning 49, når åbningen 49 ligger ud for et af arbejds-kamrene 48, som udvider sig. Samtidigt ligger en af åbningerne 20 41 ud for en åbning 50 og ud for et af kamrene 48, som træk ker sig sammen, med henblik på at tillade udstødning af luft fra kammeret 48, som trækker sig sammen, til en tilgrænsende gruppe af afgangsåbningerne 12.

Det vil forstås, at den i det foranstående beskrevne 25 tandhjulspumpe eller -motor vil kunne modificeres på forskellig måde indenfor opfindelsens rammer. F.eks. kan et af tandhjulene 28 udelades tillige med dets tandring 30 og ringformede element 32. Ved lukning af afgangsåbningerne 12 ved den ende af huset 1, hvorfra de foran nævnte elementer er fjernet, 30 kan apparatet derefter arbejde under anvendelse af det tilbageblevne tandhjul 28 og dets tilknyttede tandring 30 og ringformede element 32. Endvidere kan der, ved fjernelse af støvdækslet 17 anvendes en aksel svarende til akselen 14, men med begge ender ragende ud fra modsatte ender af huset 1. Yder-35 ligere kan tilførselsåbningen 7 lukkes, og afgangsåbningerne 12 ved den ene ende af huset 1 kan bruges til tilførsel, såle- 146029 8 des at der i rækkefølge tilføres fluidum til det ene af tandhjulene 28, til rotoren 21 og til det andet tandhjul 28.