EP0004119A2 - Zahnradmaschine mit zueinander in Umfangsrichtung versetzten Zahnrädern - Google Patents

Zahnradmaschine mit zueinander in Umfangsrichtung versetzten Zahnrädern Download PDF

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EP0004119A2
EP0004119A2 EP79200118A EP79200118A EP0004119A2 EP 0004119 A2 EP0004119 A2 EP 0004119A2 EP 79200118 A EP79200118 A EP 79200118A EP 79200118 A EP79200118 A EP 79200118A EP 0004119 A2 EP0004119 A2 EP 0004119A2
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shaft
offset
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Theodorus Henricus Korse
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Korse Theodorus Henricus
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle

Definitions

  • the invention relates to a gear machine (pump or motor) with two hydraulically connected in parallel, axially arranged to one another, separated by an intermediate plate from each other with an intermediate plate or in the outer grip or internal engagement without or almost without backlash meshing straight or helical gears, the ten-wheel shafts are rotatably mounted in Housing arranged bearing bodies or in bearing bushes arranged in the housing and / or housing cover.
  • the gearwheels meshing with backlash of the straight-toothed identical gearwheel pairs are offset from one another by half a tenth division in the circumferential direction. This ensures that the current flow rates of the two gear pairs run in opposite phase.
  • the monotonous flow rates in the opposite phase are added, so that the resulting flow rate fluctuation of the gear machine is approximately a quarter of the flow rate fluctuation of a single gear pair.
  • the fluctuation in the flow rate is equal to the difference between the minimum and minimum flow rates, based on the average flow rate.
  • the invention has for its object to provide a gear machine (pump or motor) of the type mentioned, in which not only the flow fluctuation of the gear machine, but also the delivery flow fluctuation of the individual gear pairs is greatly reduced.
  • This object is achieved in that the toothing of the two gears arranged on a gear shaft, viewed in the wheel center, is offset by a quarter tooth pitch in the circumferential direction.
  • the technical progress that can be achieved with the invention is based on several advantages:
  • the flow fluctuation of the individual gear pairs is reduced to approximately a quarter of the flow fluctuation of a comparable gear pair with backlash.
  • the fluctuation in the flow rate of the flow rate of the gear machine is reduced to approximately one sixteenth of this value.
  • the sound pressure level and the pressure pulsation of this gear machine are accordingly very low.
  • Optimal ratios are also achieved when the offset of the gears is up to 50% larger or smaller than a quarter tooth pitch.
  • the web can be formed in the intermediate plate with straight side walls, which means a considerable simplification in manufacture.
  • the web of the intermediate plate has partially have sloping sidewalls.
  • the known instantaneous flow rate 1 which is conveyed by the so-called primary tooth flank acted upon by the tooth force, as a function of the angle of rotation, viewed in the center of the wheel of the toothing of the driving wheel, has the course shown in FIG .
  • the duration of the period of the current flow is measured in radians where Z is the number of teeth on the driving wheel.
  • the straight or helical toothing has no or almost no backlash, not only the primary tooth flank takes part in the conveying process, but also the so-called secondary tooth flank, which is not acted upon by the tooth force. Because the secondary tooth flank is just around the arch comes into play later or earlier, the current flow rate 2 of the secondary tooth flank is compared to the current flow rate 1 of the primary tooth flank around the arc shifted, as can be seen from Fig. 2.
  • the two flow rates 3 and 4 of the individual gear pairs shown in FIG. 3 must run in opposite phase or around an arc to achieve the reduced flow fluctuation according to the invention be out of phase.
  • the sum of the flow rates 3 and 4 is the flow rate 5 of the gear machine with two gear pairs connected in parallel with no or almost no backlash.
  • the delivery flow fluctuation is, as can easily be seen from FIG. 3, about a quarter of the delivery flow fluctuation of a single gear pair without or almost without backlash or one sixteenth of the delivery flow variation of a single gear pair with backlash.
  • the duration of the period is measured in radians
  • the gear machine has a housing 6 which is closed on both sides by housing covers 7 and 8.
  • a continuous housing opening 9 which partially overlaps with two end bores 10 and 11 is formed.
  • the housing opening 9 has the shape of an eight.
  • two bearing bodies 12 and 13 with bearing bores 14 and 15 are arranged, in which a shaft 16 is rotatably mounted.
  • two bearing bodies 17 and 18 are arranged with bearing bores 19 and 20, in which a drive shaft 21 is rotatably mounted.
  • An intermediate plate 30 is arranged between the mutually facing end faces 32 and 33 of two hydraulically connected gear pairs 24 and 25 with gears 26, 27, 28, 29 meshing with no or almost no backlash.
  • the toothings of the gear wheels 26, 28 and 27, 29 according to the invention are in the center of the wheel over an arc of or a quarter tooth pitch offset. Either the gearwheels 26 and 28, 26 and 29 or 27 and 28 can be driving.
  • the recesses 35, 39 on the pressure chamber side and on the suction chamber side are located in the engagement area on the gear wheels. 37,41,36,40,38,42 attached to relieve squeezing liquid.
  • the recesses 35, 36, 37, 38 for relieving good liquid on the leading end faces 33 and 31 from the position are approximately symmetrical to the pole F by a distance in the direction of the suction space S and the recesses 39, 40, 41, 42 for relieving squeeze liquid from the trailing end faces 34 and 32 from the position approximately symmetrically to the pole P by the same distance shifted towards pressure chamber D.
  • the webs were half the width 55 compared to the same toothing with backlash.
  • the toothings of the two gearwheels 43, 44 arranged on a shaft, which are viewed in the center of the wheel, are also offset by about a quarter tooth pitch in the circumferential direction.
  • the teeth of the two gear wheels 47 and 48 arranged on a shaft are in turn offset from one another in the manner according to the invention by about a quarter tooth pitch.
  • the web width 55 has remained unchanged.
  • the web is arranged symmetrically to the surface through the axes of the two shafts.
  • gearwheel trowels 16 and 21 are not mounted in bearing bodies, but rather in bearing housings 51, 52, 53, 54 arranged in a housing 49 and a housing cover 50.

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Abstract

Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit zwei hydraulisch parallel geschalteten, axial zueinander angeordneten, durch eine Zwischenplatte (30) voneinander getrennten Zahnradpaaren (24 und 25) mit im Ausseneingriff oder inneneingriff ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden geradverzahnten oder schrägverzahnten Zahnradem (28,29 und 26,27), deren Zahnradwellen (16,21) drehbar gelagert sind in im Gehäuse angeordneten Lagerkörpem (12,13.17,18) oder in im Gehäuse und/oder Gehäusedeckel angeordneten Lagerbuchsen (14.15.19,20) dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der zwei auf einer Zahnradwelle (16,21) angeordneten Zahnräder (27,29 und 26,28) in Radmitte betrachtet ein Viertel Zahnteilung zueinander in Umfangsrichtung versetzt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zahnradmachine (Pumpe oder Motor) mit zwei hydraulisch parallel geschaltetan, axial zueinander angeordneten, durch eine Zwischenplatte voneinander getrennten Zahnradpaaren mit im Aussencingriff oden Inneneingriff ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern, deren Zehnradwellen drehbar gelagert sind in im Gehäuse angeordneten Lagerkörpern oder in im Gehäuse und/oder Gehäusedeckel angeordneten Lagerbuchsen.
  • Bei der aus der DT-PS 973 994 bekannten Zehnradmaschine sind die mit Flankenspiel kämmenden Zahnräder der geradverzahnten identischen Zahnradpaare um eine halbe Zehnteilung in Umfangsrichtung zueinander versetzt. Dadurch wird erreicht, dass die momentanen Förderströme der zwei Zahnradpaare in Gegenphase verlaufen. Durch die parallelschaltung der zwei Zahnradpaare werden die in Gegenphase verlaufendsn, monentanen Förderströme addiert, wodurch die resultierende Förderstromschwankung der Zahnradmaschine etwa ein Viertel der Förderstromschwenkung eines einzelnen Zahrradpaares beträgt. Die Förderstromschwankung ist gleich den Differenz aus dem makimalen und minimalen Förderstrom,bezogen auf den mittleren Förderstrom.
  • Bei dieser Zahnradmaschine bleibt trotz der verhältnismäßig geringen Förderstromschwankung der Zahnradmaschine die Förderstromschwankung der einzelnen Zahnradpaare unverändert groß, was immer noch starke Geräusche verursacht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der nicht nur die Förderstromschwankung der Zahnradmaschine, sondern auch die Förderstromschwankunq der einzelnen Zahnradpaare stark verringert ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verzahnung der zwei auf einer Zahnradwelle angeordneten Zahnräder in Radmitte betrachtet ein Viertel Zahnteilung zueinander in Umfangsrichtung versetzt ist.
  • Der mit der Erfindung erzielbare technische Fortschritt beruht auf mehreren Vorteilen: Die Förderstromschwankung der einzelnen Zahnradpaare ist auf etwa ein Viertel der Förderstromschwankung eines vergleichbaren Zahnradpaares mit Flankenspiel reduziert. Dadurch ist die Förderstromschwankung des Förderstromes der Zahnradmaschine auf etwa ein Sechzehntel dieses Wertes verringert. Der Schalldruckpegel und die Druckpulsation dieser Zahnradmaschine sind dementsprechend sehr gering.
  • Optimale Verhältnisse werden auch dann noch erreicht, wenn der.Versatz der Zahnräder zueinander bis zu 50 % größer oder kleiner als ein Viertel Zahnteilung ist.
  • Ist auf einer Zahnradwelle ein schrägverzahntes Zahnrad mit links steigender Flankenrichtung und ein schrägverzahntes Zahnrad mit rechts steigender Flankenrichtung angeordnet, kann der Steg in der Zwischenplatte mit geraden Seitenwänden ausgebildet sein, was eine erhebliche Vereinfachung bei der Herstellung bedeutet.
  • Haben die auf einer Zahnradwelle angeordneten, schrägverzahnten Zahnräder diegleiche Flankenrichtung, muß der Steg der Zwischenplatte teilweise schräge Seitenwände haben.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:
    • Fig. 1 den Förderstrom in Abhängigkeit von Verdrehungswinkel einer Zahnradmaschine mit Flankenspiel und einem Zahnradpaar,
    • Fig. 2 den Förderstrom in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel einer Zahnradmaschine ohne oder nahezu ohne Flankenspiel und mit einem Zahnradpaar, einzelnen
    • Fig. 3 dievFörderströme und deren Summe in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel einer Zahnradmaschine mit zwei parallel geschalteten Zahnradpaaren ohne oder nahezu ohne Flankenspiel,
    • Fig. 4 den Schnitt IV-IV aus Fig. 5,
    • Fig. 5 den Schnitt V-V aus Fig. 4,
    • Fig. 6 den Schnitt VI-VI aus Fig. 4,
    • Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform in dem Schnitt wie in Fig. 6,
    • Fig. 8 eine weitere Abwandlung der Erfindung im Schnitt wie in Fig. 6 und
    • Fig. 9 eine dritte abgewandelte Ausführungsform der Erfindung im Schnitt wie in Fig. 4.
  • Für eine Gerad- oder Schrägverzahnung mit Flankenspiel hat der bekannte momentane Förderstrom 1, der von der durch die Zahnkraft beaufschlagten, sogenannten primären Zahnflanke gefördert wird, als Funktion des Verdrehungswinkels, betrachtet in Radmitte der Verzahnung des treibenden Rades, den aus Fig. 1 ersichtlichen Verlauf. Die Dauer der Periode des momentanen Förderstroms beträgt im Bogenmaß gemessen
    Figure imgb0001
    wobei Z die Zähnezahl des treibenden Rades ist.
  • Wenn die Gerad- oder Schrägverzahnung kein oder nahezu kein Flankenspiel hat, nimmt nicht nur die primäre Zahnflanke an dem Fördervorganq teil, sondern auch die von der Zahnkraft nicht beaufschlagte, sogenannte sekundäre Zahnflanke. Da die sekundäre Zahnflanke gerade um den Bogen
    Figure imgb0002
    später oder früher in Eingriff kommt, ist der momentane Förderstrom 2 der sekundären Zahnflanke gegenüber dem momentanen Förderstrom 1 der primären Zahnflanke um den Bogen
    Figure imgb0003
     verschoben, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.
  • Sind die druckseitigen und saugseitigen Ausnehmungen zum Entlasten von Quetschflüssigkeit ausreichend bemessen, wechseln die Förderströme der primären und der sekundären Zahnflanke einander regelmäßig ab, wodurch ein momentaner Förderstrom 3 eines gerad- oder schrägverzahnten Zahnradpaares ohne oder nahezu ohne Flankenspiel entsteht, dessen Förderstromschwankung auf ein Viertel verringert ist und dessen Periodendauer auf
    Figure imgb0004
     halbiert ist. verglichen mit jeweils derjenigen des Förderstroms 1.
  • Wenn zwei gerad- oder schrägverzahnte Zahnradpaare ohne oder nahezu ohne Flankenspiel parallel geschaltet werden, müssen zur Erzielung der erfindungsgemäßen reduzierten Förderstromschwankung die aus Fig. 3 ersichtlichen zwei Förderströme 3 und 4 der einzelnen Zahnradpaare in Gegenphase verlaufen oder um einen Bogen
    Figure imgb0005
     in Phase verschoben sein. Dies bedeutet konstruktiv, daß die in Radmitte betrachtete Verzahnung der zwei auf einer Welle angeordneten Zahnräder um den Bogen
    Figure imgb0006
     oder ein Viertel Zahnteilung zueinander versetzt sein müssen. Ist der Versatz bis zu 50 % größer oder bis zu 50 % kleiner als
    Figure imgb0007
     werden noch ausreichend gute Ergebnisse erzielt.
  • Die Summe der Förderströme 3 und 4 ist der Förderstrom 5 der Zahnradmaschine mit zwei parallel geschalteten Zahnradpaaren ohne oder nahezu ohne Flankenspiel. Die Förderstromschwankung ist, wie aus Fig. 3 leicht ersichtlich ist, etwa ein Viertel der Förderstrotmschwankung eines einzelnen Zahnradpaares ohne oder nahezu ohne Flankenspiel oder ein Sechzehntel der Förderstromschwankung eines einzelnen Zahnradpaares mit Flankenspiel. Die Dauer der Periode beträgt im Bogenmaß gemessen
    Figure imgb0008
  • Die Zahnradmaschine hat, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ein Gehäuse 6, das beidseitig durch Gehäusedeckel 7 und 8 verschlossen ist. In dem Gehäuse 6 ist eine durchgehende Gehäuseöffnung 9, die durch zwei sich teilweise überschneidende Längsbohrungen 10 und 11 gebildet wird. Dadurch hat die Gehäuseöffnung 9 die Form einer Acht. In der Längsbohrung 10 sind zwei Lagerkörper 12 und 13 mit Lagorbohrungen 14 und 15 angeordnet, in denen eine Welle 16 drehbar gelagert ist. In der Längsbohrung 11 sind zwei Lagerkörper 17 und 18 mit Lagerbohrungen 19 und 20 angeordnet, in denen eine Antriebswelle 21 drehbar gelagert ist.
  • Zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten 32 und 33 zweier hydraulisch parallel geschalteter Zahnradpaare 24 und 25 mit ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden Zahnrädern 26,27,28,29 ist eine Zwischenplatte 30 angeordnet. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die Verzahnungen der Zahnräder 26,28 un 27,29 erfindungsgemäss in Radmitte über einen Bogen von
    Figure imgb0009
     oder ein Viertel Zahn- teilung zueinander versetzt. Treibend sein können entweder die Zahnräder 26 und 28,26 und 29 oder 27 und 28. In den Lagerkörpern 12,13,17,18 und in der Zwischenplatte 30 sind im Eingriffsbereich an den Zahnrädern zugewandten Seitenflächen die druckraumseitigen und saugraumseitigen Ausnehmungen 35,39,37,41,36,40,38,42 zum Entlasten von Quetschflüssigkeit angebracht.
  • Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, sind die Ausnehmungen 35,36,37,38 zum Entlasten von Guetscbflüssigkeit an den voreilenden Stirnseiten 33 und 31 aus der Lage etwa symmetrisch zum Pol F um eine Distanz
    Figure imgb0010
     in Richtung Saugraum S und die Ausnehmungen 39,40,41,42 zum Entlasten von Quetschflüssigkeit au den nacheilenden Stirnseiten 34 und 32 aus der Lage etwa symmetrisch zum Pol P um die gleiche Distanz
    Figure imgb0011
     in Richtung Druckraum D verschoben.
  • Die Stege haten, verglichen mit d ajeuigen einer gleichen Verzahnung mit Flankenspiel, die halbe Breite 55.
  • Wenn nicht, wie in den Fig. 4,5,6 veranschaulicht ist, auf jeder Welle 16,21 zwei Zahnräder 27,29 bzw. 26,28 mit gleichgerichteter Flankensteifung, sondern wie aus Fig. 7 ersichtlich ist,Zahnräder 43 und 44 mit verschieden gerichteter Flankensteigung angeordnet sind,ist in der Zwischenplatte 30 insgesamt nur eine druckraumseitige Ausnehmung 45 und nur eine saugraumseitige AusnehmunG 46 zum Entlasten von Quetschflüssigkeit ausgebildet, weil die druckraumseitig einander gegenüberliegenden und die saugraumseitig einander gegenüberliegenden Ausnehmungen miteinander fluchten.
  • Die in Radmitte betrachteten Verzahnungen der zwei auf einer Welle angeordneten Zahnräder 43,44 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ebenfalls erfindungsgemä2 etwa um ein iertel Zahnteilung zueinander in Umfangsrichtung versetzt.
  • Bei der in Fig. 8 veranschaulichten Zahnradmaschine mit dem Schrägungswinkel null, das heißt mit geradverzahnten Zahnrädern, sind die Verzahnungen der zwei auf einer Welle angeordneten Zahnräder 47 und 48 wiederum in erfindungsgemäßer Weise un etwa ein Viertel Zahnteilung zueinander versetzt. Die Stegbreite 55 ist unverändert geblieben. Dei dem Schrägungswinkel null ist der Steg symmetrisch zu der Fläche durch die Achsen der zwei Wellen angeordnet.
  • Bei der Zahnradmaschine nach Fig. 9 sind die Zahnradkellen 16 und 21 nicht in Lagerkörpern, sondern in einem Gehäuse 49 und einem Gehäusedeckel 50 angeordneten Lagerbüchsen 51,52,53,54 gelagert.

Claims (4)

1. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit zwei hydraulisch parallel geschalteten, axial zueinander angeordneten, durch eine Zwischenplatte voneinander getrennten Zahnradpaaren mit im Ausseneingriff oder Inneneingriff ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden geradverzahnten oder schrägverzahnten Zahnrädern, derem Zahnradwellen drehbar gelagert sind in im Gehäuse angeordneten Lagerkörpern oder in im Gehäuse und/cder Gehäusedeckel angeordneten Lagerbuchsen,
dedurch gekennzeichnet,
dass die Verzahnung der zwei auf einer Zahnradwelle (16,21) angeordneten Zahnräder (27,29 und 26,28 oder 43,44 oder 47,48) in Radmitte betrachtet ein Viertel Zahnteilung zueinander in Ümfangsrichtung versetzt ist.
2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz der Zahnräder (27,29 und 26,28 oder 43,44 oder 47,48) zueinander bis zu 50 % grösser oder kleiner als ein Viertel Zahnteilung ist.
3. Zahnradmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Zahnradwelle ein schrägverzahntes Zahnrad (44) mit links Steigender Flankenrichtung und ein schrägvarzahntes Zahnrad (43) mit rechts steigender Flankenrichtung angeordnet ist.
4. Zehnradmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer Zahnradwelle (16, 21) angeordneten, schrägverzahnten Zahnräder (27,29 und 26,28) die gleiche Flankenrichtung haben.
EP79200118A 1978-03-10 1979-03-09 Zahnradmaschine mit zueinander in Umfangsrichtung versetzten Zahnrädern Withdrawn EP0004119A3 (de)

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