Zahnradvorrichtung mit variablem Durch-ffuss eines flüssigen Arbeitsmittels. In der Industrie werden für zahlreiche Verwendungen volumetrisch wirkende Pum pen und Flüssigkeitsgetriebe mit variablem Durchfluss gesucht. Unter diesen Anwendun gen ist z. B. zu erwähnen das Pumpen von Flüssigkeiten mit variabler Viskosität, bei welchem eine solche Pumpe eine wesentlich bessere Ausnützung der verfügbaren An triebskraft, bei konstanter Drehgeschwindig keit, ermöglicht. Ein weiteres Beispiel stellt die Kraftübertragung in einem hydraulischen Getriebe dar.
Ein solches hydraulisches Ge triebe wird gebildet durch hydraulische Kupplung einer Zahnradpumpe mit varia blem Durchfluss mit einem hydraulischen Zahnradmotor mit konstantem oder variablem Durchfluss, wobei die erstere den Flüssig keitsdruck erzeugt und der letztere diesen Druck verwertet. Bei konstanter Drehzahl der druckerzeugenden Pumpe wird die Dreh zahl des Flüssigkeitsmotors variiert, indem man die sekundliche Durchflussmenge der druckerzeugenden Pumpe oder des Flüssig- keitsmotors oder beider variiert.
Das zu über tragende Drehmoment stellt sich je nach dem Widerstand des Flüssigkeitsmotors automa tisch durch Variation des Flüssigkeitsdruckes ein.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Zahnradvorrichtung mit variablem Durchfluss eines flüssigen Arbeitsmittels, bei welcher Vorrichtung mit einem Zahnrad ein zweites Zahnrad, das axial verschiebbar ist, im Eingriff steht, und bei welcher Vorrich tung die wirksame Breite dieser Zahnräder begrenzt wird einerseits durch einen axial verschiebbaren, korrespondierend zur Ver zahnung des einen Zakurades gezahnten Dichtungsschild, anderseits durch einen mit korrespondierend zu den Zähnen des andern Zahnrades ausgebildeten,
in dieses zweite Zahnrad dichtend eingreifenden Zähnen ver- sehenen Dichtungsschild, wobei eine als Dich tungsstück ausgebildete mobile Wand sowie Mittel vorgesehen sind, welche bewirken, dass der eine der genannten axial verschiebbaren Teile sowie die mobile Wand der Bewegung des andern axial verschiebbaren Dichtungs schildes folgen, das Ganze derart, dass durch Verschieben des einen axial verschiebbaren Teils die wirksame Breite der genannten mit einander in Eingriff stehenden Zahnräder und damit das Durchflussvolumen verändert wer den kann,
ohne da.ss seitliche tote, den Wir kungsgrad herabsetzende Räume entstehen.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des .schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Zahnradpumpe mit variabler Fördermenge, Fig. 2 einen Schnitt gemäss Linie A-B in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäss Linie C-D in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt gemäss Linie E-F in Fig. 1.
Die dargestellte Zahnradpumpe besitzt ein Gehäuse, welches aus den dicht mitein ander verbundenen Teilen 1 und 2 zusammen gesetzt ist. Der Teil 1 besitzt eine zylin drische Kammer, in welcher ein Zahnrad 3 gelagert ist, dessen Zähne klauenartig aus gebildet sind, um der Flüssigkeit den radia len Austritt zu ermöglichen, und welche ein seitig an einer Nabenscheibe sitzen. Die Na benscheibe liegt dabei am Boden des Teils 1 des Gehäuses an, und die genau bis an die Grenzfläche zwischen den Teilen 1 und 2 des Gehäuses reichenden klauenartigen Zähne lie gen mit ihrem Rücken an der zylindrischen Wandung des Teils 1 an.
In diesem Zahnrad 3 ist ein gezahnter Dichtungsschild 4, dessen Zähne die Zwischenräume zwischen den Zäh nen des Zahnrades 3 in Umfangsrichtung vollständig ausfüllen, axial verschiebbar, welcher an einer !Welle 5 angeordnet ist, welche die Nabenscheibe des Zahnrades 3 durchsetzt und welche in einer Nabe am Boden des Teils 1 dicht, aber axial verschieb bar gelagert ist. Mit dem Zahnrad 3 steht ein zweites, kleineres Zahnrad 6 im Innen eingriff, welches im Zahnrad 3 axial ver schiebbar ist. Im Teil 2 des Gehäuses ist ein Dichtungsschild 7 drehbar gelagert, welcher klauenartige Zähne aufweist, die genau in die Zahnlücken des Zahnrades 6 hinein passen.
Die Länge dieser Zähne des Dich tungsschildes 7 ist. so bemessen, dass sie in keiner Stellung vollständig aus den Zähnen des Zahnrades 6 heraustreten können. Der Dichtungsschild 7 stützt sich auf den Boden des Teils 2 des Gehäuses ab, und zwischen ihn und den Kern des Zahnrades 6 ist eine Druckfeder 8 eingesetzt, welche bewirkt, dass das Zahnrad 6 gegen den Diehtungsschild 4 gedrückt wird. Der freie Raum zwischen dem Zahnrad 3 und dem Zahnrad 6 gegenüber der Eingriffsstelle von deren Verzahnungen ist durch eine mobile Wand, welche in diesem Falle als Dichtungsstück 9 von sichelförmi gem Profil ausgebildet ist, ausgefüllt.
Dieses Dichtungsstück 9 ist axial verschiebbar in einer Führung im Teil \? des Gehäuses ge führt. Zwischen dem Teil 2 und dem einen Ende dieses Dichtungsstückes 9 ist eine Druckfeder 10 eingesetzt, welche bewirkt. dass dieses Dichtungsstück 9 gegen den Dich tungsschild 4 gedrückt wird. Die Länge des Dichtungsstückes 9 ist so bemessen, dass es in keiner Stellung vollständig aus seiner Führung im Teil 2 des Gehäuses heraustreten kann. Unmittelbar an der Trennungsebene der Teile 1 und 2 des Gehäuses ist am Teil 1 ein, Ansaugstutzen 11 und ein Druckstutzen 12 vorgesehen, welche Stutzen beidseitig der Eingriffsteile der Zahnräder 3 und 6 liegen.
Die Wirkungsweise dieser Zahnradpumpe mit variabler Fördermenge ist folgende: Das Fördervolumen der Zahnradpumpe ist abhängig von der Breite a (vergl. Fig. 1), auf welcher die Zähne des Zahnrades 3 von den Zähnen des Dichtungsschildes 4 und die Zähne des Zahnrades 6 von den Zähnen des Dichtungsschildes 7 freigegeben sind. Dieser Raum wird seitlich einerseits durch den Dichtungsschild 4 mit seinen zwischen die Zähne des Zahnrades 3 eingreifenden Zähnen und anderseits durch den Dichtungsschild 7 mit seinen zwischen die Zähne des Zahnrades 6 eingreifenden Zähnen dicht abgeschlossen. Der Absehluss des Förderraumes zwischen den Zahnrädern 3 und 6 wird durch das Dichtungsstück 9 vervollständigt.
Wird nun die Welle 5 mit dem Dichtungsschild 4 gegen den Teil 2 des Gehäuses zu verschoben, im dargestellten Falle also nach links, so wird die wirksame Breite des Zahnrades 3 ver kleinert und der Dichtungsschild 4 drückt das Zahnrad 6 und das Dichtungsstück 9 ent gegen der Wirkung der Druckfedern 8 und 10 in den Teil 2 des Gehäuses, wobei das Zahnrad 6 entsprechend der Abnahme der wirksamen Breite des Zahnrades 3 weiter in die klauenartigen Zähne des Dichtungs schildes 7 hineingedrückt wird.
Das Förder- volumen der Zahnradpumpe wird also ver kleinert, ohne dass dabei seitliche tote Räume entstehen, welche den Wirkungsgrad der Zahnradpumpe herabsetzen würden. In um gekehrter Weise wird das Fördervolumen der Zahnradpumpe vergrössert, wenn die Welle 5 mit dem Dichtungsschild 4 in entgegen gesetzter Richtung, im dargestellten Fall also nach rechts, verschoben wird, wobei die Druckfedern 8 und 10 :das Nachrücken des Zahnrades 6 und des Dichtungsstückes 9 sicherstellen.
Statt der Druckfedern 8 und 10, welche das Zahnrad 6 und das Dichtungsstück 9 gegen den Dichtungsschild 4 drücken, könn ten die Teile 6 und 9 auch durch mechanische Mittel mit dem Dichtungsschild 4 verbunden sein. Dies könnte z. B. in folgender Weise verwirklicht sein: Das Zahnrad 6 ist mit einem Achszapfen versehen, welcher aus dem Gehäuseteil 2, in Fig. 1 also nach links, aus tritt. Dieser Achszapfen ist ausserhalb des Gehäuseteils 2 drehbar, aber in bezug auf axiale Verschiebung fest, in einem Bügel, mit welchem durch eine den Gehäuseteil 2 durchsetzende Stange auch das Dichtungs stück 9 verbunden ist, .gehalten.
Dieser Bü gel ist durch eine Kupplungsstange, welche ausserhalb der Gehäuseteile 1 und 2 liegt, mit einem zweiten Bügel fest verbunden, in wel chem drehbar, aber in bezug auf axiale Ver schiebung fest, die Welle 5 sitzt. Bei einer Verschiebung der Welle 5 mit dem Dich- tnngsschild 4 wird dabei über die beiden durch die Kupplungsstange miteinander ver bundenen Bügel auch das Zahnrad 6 und das Dichtungsstück 9 in entsprechender Weise mitverschoben.
Es könnte auch auf hydraulischem Wege bewirkt werden, dass das Zahnrad 6 stets der Bewegung des Dichtungsschildes 4 folgt. Die letztere Lösung könnte z. B. so getroffen sein, dass am Zahnrad 6 ein Achszapfen an geordnet ist, welcher den Dichtungsschild 7 und den Teil 2 des Gehäuses durchsetzt und dessen Ende drehbar, aber in axialer Rich tung fest an einem Flansch gehalten ist, wel cher an einer Kolbenstange sitzt, deren Kol ben in einem besonderen Gehäuse verschieb bar in und unter der Wirkung eines Druck mittels, z. B. der Arbeitsflüssigkeit der Zahn radpumpe, steht.
Der Antrieb der Zahnradpumpe erfolgt über den Dichtungsschild 4. Es könnte aber auch z. B. das Zahnrad 6, der Dichtungs schild 7 oder das Zahnrad - 3 angetrieben werden. Ebenso könnte statt durch Verschie bung der Welle 5 mit dem Dichtungsschild 4 die Veränderung der wirksamen Breite der Zahnräder 3 und 6 durch Verschiebung des Zahnrades 6 und des Dichtungsstückes 9 er folgen, wobei der Dichtungsschild 4 durch Federdruck, hydraulische Anpressung oder ein mechanisches Gestänge mitverschoben wird.
Die beschriebene Zahnrädpumpe eignet sich für alle industriellen Zwecke, wo es ver langt wird, die Fördermenge variieren zu können, insbesondere auch z. B. zum Pumpen einer Flüssigkeit mit variabler Viskosität. Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf Zahnradpumpen, sondern erstreckt sich auch auf hydraulische Getriebe, welche durch hydraulische Kupplung zweier Zahnradvor richtungen gebildet werden, von welchen eine variablen und die andere variablen oder konstanten Durehfluss besitzt.
Gear device with variable flow of a liquid working medium. In the industry, volumetric pumps and fluid transmissions with variable flow rates are sought for numerous uses. Among these applications is z. B. to mention the pumping of liquids with variable viscosity, in which such a pump a much better utilization of the available driving force, at constant speed Drehgeschwindig, allows. Another example is the power transmission in a hydraulic transmission.
Such a hydraulic transmission is formed by hydraulic coupling of a gear pump with variable flow rate with a hydraulic gear motor with constant or variable flow rate, the former generating the liquid pressure and the latter utilizing this pressure. With a constant speed of the pressure-generating pump, the speed of the liquid motor is varied by varying the secondary flow rate of the pressure-generating pump or the liquid motor or both.
The torque to be transmitted is set automatically by varying the fluid pressure, depending on the resistance of the fluid motor.
The present invention relates to a gear device with a variable flow rate of a liquid working medium, in which device a second gear wheel, which is axially displaceable, is in engagement with a gear wheel, and in which device the effective width of these gear wheels is limited on the one hand by an axially displaceable, corresponding to the toothing of one gear wheel toothed sealing shield, on the other hand by a corresponding to the teeth of the other gear formed,
Sealing shield provided in this second gear wheel sealingly engaging teeth, with a mobile wall designed as a sealing piece and means are provided which cause one of the axially displaceable parts and the mobile wall to follow the movement of the other axially displaceable sealing shield, the whole thing in such a way that by moving the one axially displaceable part, the effective width of the said meshing gears and thus the flow volume can be changed,
without creating dead spaces on the sides that reduce efficiency.
In the drawing, an example embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically. 1 shows an axial section through a gear pump with variable delivery rate, FIG. 2 shows a section along line AB in FIG. 1, FIG. 3 shows a section along line CD in FIG. 1, FIG. 4 shows a section along line EF in Fig. 1.
The gear pump shown has a housing which is composed of parts 1 and 2 which are closely connected to each other. The part 1 has a cylin drical chamber in which a gear 3 is mounted, the teeth of which are claw-like formed to allow the liquid to exit radia len, and which sit on one side of a hub disk. The hub disk rests on the bottom of part 1 of the housing, and the claw-like teeth reaching exactly to the interface between parts 1 and 2 of the housing lie with their back on the cylindrical wall of part 1.
In this gear 3, a toothed sealing shield 4, the teeth of which completely fill the gaps between the teeth of the gear 3 in the circumferential direction, is axially displaceable, which is arranged on a shaft 5 which passes through the hub disk of the gear 3 and which is in a hub is mounted tightly at the bottom of part 1, but axially displaceable bar. With the gear 3 is a second, smaller gear 6 engaged inside, which is axially displaceable ver in the gear 3. In part 2 of the housing, a sealing shield 7 is rotatably mounted, which has claw-like teeth that fit precisely into the tooth gaps of the gearwheel 6.
The length of these teeth of you device shield 7 is. dimensioned so that they cannot completely emerge from the teeth of the gear 6 in any position. The sealing shield 7 is supported on the bottom of the part 2 of the housing, and a compression spring 8 is inserted between it and the core of the gearwheel 6, which causes the gearwheel 6 to be pressed against the directional shield 4. The free space between the gear 3 and the gear 6 opposite the point of engagement of their teeth is filled by a mobile wall, which in this case is designed as a sealing piece 9 of sickle-shaped according to profile.
This sealing piece 9 is axially displaceable in a guide in the part \? the housing leads. Between the part 2 and the one end of this sealing piece 9, a compression spring 10 is used, which effects. that this sealing piece 9 is pressed against the device shield 4 you. The length of the sealing piece 9 is dimensioned so that it cannot completely emerge from its guide in part 2 of the housing in any position. Immediately at the parting plane of parts 1 and 2 of the housing, an intake port 11 and a pressure port 12 are provided on part 1, which ports are located on both sides of the engagement parts of the gears 3 and 6.
The operation of this gear pump with variable delivery rate is as follows: The delivery volume of the gear pump depends on the width a (see Fig. 1), on which the teeth of the gear 3 from the teeth of the sealing shield 4 and the teeth of the gear 6 from the teeth of the sealing shield 7 are released. This space is sealed off laterally on the one hand by the sealing shield 4 with its teeth engaging between the teeth of the gearwheel 3 and on the other hand by the sealing shield 7 with its teeth engaging between the teeth of the gearwheel 6. The closure of the delivery space between the gears 3 and 6 is completed by the sealing piece 9.
If the shaft 5 with the sealing shield 4 is moved against the part 2 of the housing, in the case shown, to the left, the effective width of the gear 3 is reduced and the sealing shield 4 presses the gear 6 and the sealing piece 9 against the ent Effect of the compression springs 8 and 10 in the part 2 of the housing, the gear 6 according to the decrease in the effective width of the gear 3 further into the claw-like teeth of the sealing shield 7 is pressed.
The delivery volume of the gear pump is thus reduced without creating dead spaces at the side, which would reduce the efficiency of the gear pump. In the opposite way, the delivery volume of the gear pump is increased if the shaft 5 with the sealing shield 4 is moved in the opposite direction, i.e. to the right in the illustrated case, the compression springs 8 and 10: the moving up of the gear 6 and the sealing piece 9 to ensure.
Instead of the compression springs 8 and 10, which press the gear 6 and the sealing piece 9 against the sealing shield 4, the parts 6 and 9 can also be connected to the sealing shield 4 by mechanical means. This could e.g. B. be realized in the following way: The gear 6 is provided with an axle journal, which occurs from the housing part 2, ie to the left in Fig. 1. This journal is rotatable outside of the housing part 2, but fixed with respect to axial displacement, in a bracket with which the sealing piece 9 is connected by a rod penetrating the housing part 2.
This Bü gel is firmly connected by a coupling rod, which is outside the housing parts 1 and 2, with a second bracket, in wel chem rotatable, but with respect to axial displacement Ver, the shaft 5 is seated. When the shaft 5 with the sealing shield 4 is displaced, the gearwheel 6 and the sealing piece 9 are also displaced in a corresponding manner via the two brackets connected to one another by the coupling rod.
It could also be effected by hydraulic means that the gear wheel 6 always follows the movement of the sealing shield 4. The latter solution could e.g. B. be made so that a journal is arranged on the gear 6, which penetrates the sealing shield 7 and part 2 of the housing and the end of which is rotatable, but in the axial direction Rich is firmly held on a flange wel cher sits on a piston rod , the Kol ben in a special housing displaceable bar in and under the action of a pressure means, z. B. the working fluid of the gear pump is available.
The gear pump is driven via the sealing shield 4. However, it could also be, for. B. the gear 6, the sealing shield 7 or the gear - 3 are driven. Likewise, instead of shifting the shaft 5 with the sealing shield 4, the effective width of the gears 3 and 6 could be changed by shifting the gear 6 and the sealing piece 9, with the sealing shield 4 being moved along by spring pressure, hydraulic pressure or a mechanical linkage .
The gear pump described is suitable for all industrial purposes where it is required ver to be able to vary the flow rate, especially for. B. for pumping a fluid with variable viscosity. The invention is not limited to gear pumps, but also extends to hydraulic transmissions, which are formed by hydraulic coupling of two Zahnradvor directions, one of which has a variable and the other variable or constant flow.