Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.X.1972 66488 KI. 88b,2 MKP F03c 3/00 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Wladyslaw Wisniewski, Jan Piotrowski, Zbigniew Szeler Wlasciciel patentu: Centrum Techniki Okretowej Przedsiebiorstwo Panstwowe Wyodrebnione, Gdank (Polska) Silnik zebaty i Przedmiotem wynalazku jest silnik zebaty hy¬ drauliczny, gazowy lub parowy, który napedzany innym silnikiem staje sie pompa lub sprezarka zaleznie od zastosowanego czynnika.Dotychczas znane silniki, pompy lub sprezarki zebate zbudowane sa z kól zebatych, wystepujacych jako para kól lub jako szereg par kól o wspólnej osi albo tez jako wieniec kól otaczajacych jedno kolo czynne z odpowiednia do zadanego momentu i cisnienia iloscia kól w wiencu.We wszystkich wymienionych ukladach, wielkosc nacisku miedzyzebnego, wywolana na linii styku wspólpracujacych zebów, pochodzila tylko od dzia¬ lania cisnienia czynnika roboczego na jedno zaze¬ bienie.Wada tych ukladów byl brak mozliwosci uzy¬ skania wysokich momentów, przy zachowaniu jed¬ noczesnie wysokiej sprawnosci objetosciowej.Powodem tego stanu, byl brak mozliwosci zwie¬ kszania nacisku na styku wspólpracujacych z soba zebów do wartosci zapewniajacej szczelnosc zaze¬ bienia. Niedogodnosc ta ograniczyla zastosowanie silników i pomp zebatych, tylko do waskiego za¬ kresu malych momentów i wysokich obrotów.Sprawnosc objetosciowa przy niskich obrotach jest tak mala, ze uniemozliwila wykorzystanie mecha¬ nizmów zebatych jako silników srednio i wolno- obrotowych. Jest to powazna wada, poniewaz w technice wystepuje glównie potrzeba zastosowania 15 silników wysokomomentowych o srednich i wol¬ nych obrotach.Stad tez najprostsze urzadzenia napedowe jakimi sa mechanizmy zebate, znalazly powszechne zasto¬ sowanie, jedynie jako pompy zebate wysokoobro- towe skladajace sie przewaznie z dwóch kól.Celem wynalazku jest uzyskanie zwiekszenia momentu obrotowego silników lub wydajnosci na jeden obrót przy pompach i sprezarkach w stosun¬ ku do wymiarów gabarytowych i do ciezarów, zwiekszenie sprawnosci calkowitej, szczególnie w zakresie niskich obrotów, oraz usuniecie drgan i halasu.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie uk¬ ladów wielokolowych, symetrycznie rozstawionych w stosunku do kola napedowego, o stalych i nor¬ malnych rozstawach osi kól, oraz przez odpowiedni dobór materialu na kola i dobór ilosci kól w sto¬ sunku do urzadzen wysoko-, nisko-i srednioobro- towych.Przestrzenie miedzyzebne kól, od stron czolowych zamkniete sa scianami obudowy lub specjalnie w tym celu zastosowanymi przeponami, na obwodach natomiast przestrzenie miedzyzebne zamkniete sa ta sama obudowa albo jesli zastosowane sa prze¬ pony — dodatkowym korpusem umieszczanym miedzy tymi przeponami.Otwory dolotowe umieszczono w obudowie lub przeponie po jednej stronie czolowych powierzchni kól zebatych w poblizu osi laczacej srodki kól 6648866488 3 wspólpracujacych, tak, ze czynnik jest wprowa¬ dzony do powiekszajacej sie przestrzeni miedzy- zebnej. Otwory wylotowe sa umiejscowione po przeciwnej stronie czolowych powierzchni kól ze¬ batych, równiez w poblizu osi srodków kól, lecz 5 po jej przeciwnej stronie, tak, ze czynnik jest od¬ prowadzany ze zmniejszajacej sie w czasie obro¬ tów przestrzeni miedzyzebnej. Takie rozwiazanie kanalów dolotowych i odlotowych umozliwia w sto¬ sunku do duzej ilosci zazebien, uzyskanie duzych 10 przekrojów otworów przeplywowych, przyczynia¬ jac sie tym samym do niskich predkosci przeply¬ wów czynnika.Silnik, pompa lub sprezarka wedlug wynalazku, zbudowane sa z jednego czynnego kola napedowe- 15 go, stanowiacego jedna calosc z walem glównym lub osadzonego trwale na wale glównym, oraz z kilku wienców kól biernych, albo tez z dowolnej ilosci promieni z kól biernych, o odpowiedniej ilo¬ sci tych kól w kazdym wiencu lub promieniu do 2o zadanych parametrów danego urzadzenia.Czynne kola napedowe wymienionych wyzej ukladów moga byc tez szeregowo zamocowane na wspólnym wale, sumujac swoje momenty obrotowe lub wydajnosci na jeden obrót. 25 Dzialanie cisnienia czynnika roboczego w silniku, jednoczesnie na wszystkie zazebienia, powoduje stopniowe zwiekszanie sie sil na zebach poczawszy od najmniejszych — w zazebieniach skrajnych az do maksymalnych — w zazebieniach na kole czyn- 30 nym. Tak samo w pompach i sprezarkach najwie¬ ksze sily na zebach kola czynnego wywolane mo¬ mentem napedowym maleja w kierunku zazebien skrajnych.Zjawisko to zostalo wykorzystane do podwyz- 35 szenia sprawnosci objetosciowej przez uzyskanie wiekszej szczelnosci na linii styku zebów. Ponie¬ waz szczelnosc styku zebów uzalezniona jest od twardosci materialu i od sily docisku, zastosowano dla kól skrajnych- o malych silach docisku zebów, 40 materialy o niskiej twardosci np." tworzywa sztu¬ czne lub twarda gume, zaleznie od zastosowanego cisnienia i wystepujacych sil. W miare wzrastania sil docisku w zazebieniach blizszych kola czynnego dobiera sie odpowiednia twardosc i wytrzymalosc 45 materialu az do twardych stali wlacznie.Calkowita symetria obciazen kola czynnego oraz rozlozenie obciazenia na odpowiednia do zastoso¬ wanego cisnienia i zadanego momentu obrotowego ilosc zazebien, wraz z mozliwoscia zastosowania 50 materialów o niskich twardosciach i ciasnych pa- sowaniach, pozwalajacych uzyskac wysoka szczel¬ nosc, przy niskich obrotach, zapewniaja mozliwosc budowy silników, pomp i sprezarek o niespotyka¬ nych dotychczas wymiarach gabarytowych i cie- 55 zarach, w stosunku do momentów lub do wydaj¬ nosci na jeden obrót. Równiez zapewniaja one mozliwosc uzyskania wysokich sprawnosci tak w urzadzeniach wysokoobrotowych, srednio jak i w niskoobrotowych. Ponadto czolowe doprowadzenie 60 i odprowadzenie czynnika do i z przestrzeni mie- dzyzebnych umozliwia stosowanie kól o ilosci ze¬ bów wiekszej od granicznej, co wraz z calkowita symetria obciazen, czyni omawiane urzadzenia nie¬ zwykle cichobieznymi. ¦ B_ Tak wiec wynalazek wprowadza minituryzacje urzadzen napedowych. Umozliwia szerokie zastoso¬ wanie napedów hydraulicznych, eliminujacych do¬ tychczasowe przekladnie mechaniczne, w których wykorzystanie materialu do przenoszenia mocy jest bardzo niskie, oraz pozwoli zastapic dotychczaso¬ we, kosztowne, tlokowe urzadzenia hydrauliczne, zwartymi i tanimi urzadzeniami zebatymi.Ponadto mala ilosc róznych elementów w tych urzadzeniach i prostota ich konstrukcji pozwalaja na tania, masowa budowe z normalizowanych i unifikowanych czesci, co w sumie z wyjatkowo niskim zuzyciem materialów na jednostke wyrobu, czyni omawiane silniki, pompy lub sprezarki wy¬ jatkowo korzystnymi w kazdej dziedzinie techni¬ ki. Dodatkowo nie do pominiecia jest fakt latwej mozliwosci budowy silników o nieosiaganych do¬ tychczas wielkosciach, poniewaz wielkosc momentu obrotowego mozna uzyskac dowolnie, albo przez powiekszanie ilosci tych samych kól biernych albo przez powiekszanie ich wielkosci, albo tez jedno i drugie jednoczesnie. O wyborze odpowiedniej konstrukcji decyduje uzyskanie dla danych para¬ metrów najwyzszej sprawnosci.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia widok na otwarty silnik zebaty z czterema wiencami kól biernych, otaczajacych ko¬ lo czynne, fig. 2 przedstawia przekrój tego silnika wzdluz osi A-A. Fig. 3 przedstawia widok na ot¬ warty silnik zebaty dwuramienny z czterema ko¬ lami biernymi w kazdym ramieniu.Miedzy pokrywami 1 i 2 umieszczone sa kola zebate 4, których czolowe powierzchnie uszczel¬ nione sa wkladkami 5 i 6, a obwody uszczelnione sa rozporkami 7. Kola zebate 4 przekazuja moment obrotowy na kolo zebate 3 wykonane wspólnie z walem napedowym.Moment obrotowy wywoluje czynnik roboczy, przeplywajac z komory dolotowej 8 poprzez otwo¬ ry 10 w powiekszajace sie w czasie obrotów prze¬ strzenie miedzyzebne i wyplywajacy ze zmniejsza¬ jacych sie przestrzeni miedzyzebnych po drugiej stronie osi, przechodzacej przez srodek zazebienia, przez otwory 11 do komory odlotowej 9.Miedzy pokrywami*20 i 12 umieszczone sa kola zebate 14, uszczelnione na obwodach korpusem 15.Z komory dolotowej 17 poprzez otwory 18 do¬ plywa czynnik roboczy w powiekszajace sie prze¬ strzenie miedzyzebne i odplywa ze zmniejszaja¬ cych sie przestrzeni miedzyzebnych poprzez otwory odlotowe 19 i 16. Kola zebate 14 przekazuja swoje momenty obrotowe na czynne kolo zebate 13, któ¬ re wykonane jest wspólnie z piasta do nakladania na waly urzadzen napedzanych. PL PL PLPriority: Published: 30/10/1972 66488 KI. 88b,2 MKP F03c 3/00 UKD Co-inventors of the invention: Władysław Wiśniewski, Jan Piotrowski, Zbigniew Szeler Patent owner: Centrum Techniki Okretowej Przedsiębiorstwo Państwowe Wyodrębnione, Gdańsk (Poland) Gear motor and The subject of the invention is a hydraulic, gas or steam gear motor, which, driven by another motor, becomes a pump or a compressor depending on the medium used. Previously known gear motors, pumps or compressors are made of gears, occurring as a pair of gears or as a series of pairs of gears with a common axis or as a ring of gears surrounding one driving gear with a number of gears in the ring appropriate to the desired torque and pressure. In all the above-mentioned systems, the value of the inter-tooth pressure, generated on the contact line of the cooperating teeth, originated from only from the action of the working medium pressure on one gear mesh. The disadvantage of these systems was the inability to obtain high torques while maintaining high volumetric efficiency. The reason for this was the inability to increase the contact pressure between the cooperating teeth to a value that would ensure tight meshing. This disadvantage limited the use of gear motors and pumps to a narrow range of low torques and high speeds. Volumetric efficiency at low speeds is so low that it prevented the use of gear mechanisms as medium- and low-speed motors. This is a serious drawback, because in technology there is mainly a need to use high-torque motors with medium and low speeds. Therefore, the simplest drive devices, such as gear mechanisms, have found widespread use only as high-speed gear pumps, usually consisting of two wheels. The aim of the invention is to increase the torque of engines or the capacity per revolution in pumps and compressors in relation to their overall dimensions and weight, to increase the overall efficiency, especially in the low speed range, and to eliminate vibrations and noise. This aim was achieved by using multi-wheel systems, symmetrically spaced in relation to the drive wheel, with constant and normal wheel axle spacing, and by appropriate selection of the material for the wheels. and the selection of the number of gears in relation to high-, low- and medium-speed devices. The spaces between the gear teeth, on the front sides, are closed by housing walls or by specially designed diaphragms, while on the periphery the spaces between the teeth are closed by the same housing or, if diaphragms are used, by an additional body placed between these diaphragms. Inlet holes are placed in the housing or diaphragm on one side of the front surfaces of the gears, near the axis connecting the centers of the cooperating gears, so that the medium is introduced into the increasing intertooth space. The outlet holes are located on the opposite side of the front surfaces of the gears, also close to the axis of the gear centers, but on the opposite side thereof, so that the medium is discharged from the intertooth space that decreases during rotation. This solution of the inlet and outlet channels allows for large cross-sections of flow holes in relation to the large number of engagements, thus contributing to low medium flow rates. The engine, pump or compressor according to the invention is composed of one active drive wheel, which is integral with the main shaft or permanently mounted on the main shaft, and several rings of driven wheels, or any number of radii of driven wheels, with the appropriate number of these wheels in each ring or radius up to 20 of the required parameters of a given device. The active drive wheels of the above-mentioned systems can also be mounted in series on a common shaft, adding their torques or capacities per revolution. 25 The action of the working fluid pressure in the engine, simultaneously on all the gear teeth, causes a gradual increase in the forces on the teeth, starting from the smallest in the outer gear teeth, up to the maximum in the gear teeth on the driving gear. Similarly, in pumps and compressors, the greatest forces on the teeth of the driving gear caused by the drive torque decrease towards the outer gear teeth. This phenomenon has been used to increase volumetric efficiency by achieving greater tightness at the tooth contact line. Since the tightness of the tooth contact depends on the hardness of the material and the pressure force, for the outer wheels - with low tooth pressure forces - low-hardness materials, e.g. plastics or hard rubber, were used, depending on the applied pressure and the forces occurring. As the pressure forces increase in the closer teeth of the driving wheel, the appropriate hardness and strength of the material is selected, up to and including hard steel. The complete symmetry of the driving wheel loads and the distribution of the load on the number of teeth appropriate to the applied pressure and the desired torque, together with the possibility of using low-hardness materials and tight fits, allowing for high tightness at low speeds, ensure The possibility of building engines, pumps, and compressors with unprecedented overall dimensions and weights, in relation to torque or output per revolution. They also ensure the possibility of achieving high efficiencies in high-speed, medium-speed, and low-speed devices. Furthermore, the frontal supply and discharge of the medium to and from the intertooth spaces allows the use of gears with a number of teeth greater than the limit, which, together with the total load symmetry, makes the discussed devices extremely quiet. Thus, the invention introduces miniaturization of drive devices. It enables the widespread use of hydraulic drives, eliminating the previous mechanical transmissions, in which the use of material for power transmission is very low, and will allow replace the existing, expensive, piston hydraulic devices with compact and inexpensive gear-driven devices. Furthermore, the small number of different elements in these devices and the simplicity of their design allow for cheap, mass-produced construction from standardized and unified parts, which, combined with the exceptionally low material consumption per unit of product, makes the discussed motors, pumps, or compressors exceptionally advantageous in every field of technology. Furthermore, the easy possibility of building motors of previously unattainable sizes cannot be ignored, because the torque value can be obtained arbitrarily, either by increasing the number of the same driven gears, by increasing their size, or both simultaneously. The selection of the appropriate design is determined by achieving the highest efficiency for the given parameters. The subject of the invention is presented in embodiment examples on Figure 1 shows a view of an open gear motor with four idler ring gears surrounding the driving gear, Figure 2 shows a cross-section of this motor along the A-A axis. Figure 3 shows a view of an open two-arm gear motor with four idler gears in each arm. Between the covers 1 and 2 there are gear wheels 4, the front surfaces of which are sealed with inserts 5 and 6, and the circumferences are sealed with spacers 7. The gear wheels 4 transmit the torque to the gear wheel 3 made together with the drive shaft. The torque is generated by the working medium, flowing from the intake chamber 8 through the holes 10 into the inter-tooth spaces that increase during rotation and flowing out from the inter-tooth spaces that decrease on the other side of the axis, passing through the center of the gearing, through holes 11 to the exhaust chamber 9. Between the covers 20 and 12, gear wheels 14 are placed, sealed on their perimeters by the housing 15. The working medium flows from the intake chamber 17 through holes 18 into the increasing intertooth spaces and flows out from the decreasing intertooth spaces through exhaust holes 19 and 16. The gear wheels 14 transmit their torques to the active gear wheel 13, which is made together with a hub for mounting on the shafts of the driven devices. PL PL PL