DE1528998A1

DE1528998A1 - Verteilerventil fuer eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor

Info

Publication number: DE1528998A1
Application number: DE19651528998
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing J F Waldorff
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1965-03-05
Filing date: 1965-03-05
Publication date: 1970-03-19
Also published as: SE311286B; GB1102997A; NL6602656A; DK117880B; US3512905A; CH448751A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verteilerventil für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor, bei dem ein innen verzahnter Zahnring und ein außen verzahntes Zahnrad, das eine'geringere Zähnezahl als der Zahnring besitzt, vorgesehen ist, wobei das mit der Hauptwelle verbundene Zahnelement eine Drehbewegung durchführt und außerdem bei einem der beiden Zahnelemente der Mittelpunkt auf einer Kreisbahn bewegt wird und wobei ferner die Zähne und Zahnlücken Kammern begrenzen, die abwechselnd über Kanäle und das Verteilerventil mit der Druck- und Saug- bzw. Niederdruckseite verbunden werden«

Derartige Zahnradmaschinen können den verschiedensten Aufbau haben. Wenn der Zahnring feststeht und das Zahnrad mit seinem Mittelpunkt auf einer Kreisbahn bewegt wird, kann man die Kupplung zwischen der Hauptwelle, an der ein Drehmoment abgenommen oder zugeführt wird, und dem Zahnrad mit Hilfe einer Gelenkwelle vornehmen. Im umgekehrten Fall steht das Zahnrad fest und der Mittelpunkt des Zahnringes bewegt sich auf einer Kreisbahn, wobei wiederum eine Gelenkwelle die Kupplung zwisohen Hauptwelle

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und Zahnririg bewirken kann. Bei anderen Konstruktionen iet das Zahnrad starr mit der Hauptwelle verbunden, wobei ea erforderlich ist, daß der Zahnring im Gehäuse durch irgendeine Parallelführung gegen Drehung gesichert ist, jedoch sein Mittelpunkt eine Kreisbahnbewegung durchführen kann. Umgekehrt kann auch der Zahnring starr mit der Hauptwelle verbunden sein, wenn das Zahnrad die erwähnte Parallelführung erfährt.

Allen diesen Konstruktionen ist es gemeinsam, daß sich die Hauptwelle nur um den Winkel einer Zahnteilung dreht, wenn der Mittelpunkt des Zahnelements eine vollständige Kreisbahn und jede Druckmittelkammer einen vollen Steuerzyklus durchlaufen hat. Bei einem bisher für diese Zahnradmaschinen bekannten Verteilerventil benutzte man zwei konzentrisch zueinander angeordnete Rotationsschieberelemente, von denen das eine mit dem Zahnring und das andere mit dem Zahnrad drehfest verbunden war.. Die Zahl der Steueröffnungen des einen Schieberiements entsprach der Zähnezahl des Zahnrades, die Zahl der Steueröffnungen des anderen Schieberelementes der Zähnezahl des Zahnringes. Infolgedessen ergab sich eine Nonius- oder Kommutatorwirkung, die allen Erfordernissen der Praxis gerecht wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verteilerventil anzugeben, das die gleiche Punktion zu erfüllen vermag, aber einen noch einfacheren Aufbau besitzt und mit sehr kurzen,leicht herzustellenden Kanälen arbeiten kann·

Die Erfindung besteht darin, daß zwei aneinanderliegende Scheiben gegen eine Drehung relativ zueinander gesichert, jedoch der Mittelpunkt der einen Scheibe auf einer Kreisbahn um den Hittelpunkt der anderen Scheibe bewegbar ist und daß die Scheiben an den aneinanderliegenien Flächen Aussparungen aufweisen, von denen jeweils ©ifi@ mit einer

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Kammer verbundene Aussparung der ersten Scheibe einer mit der Druck- oder Saug- öder Niederdruckseite verbundenen Aussparung der zweiten Scheibe derart zugeordnet ist, daß bei der Kreisbahnbewegung dea Scheibenmittelpunktes die Aussparung der ersten Scheibe abwechselnd die Aussparung der zweiten Scheibe schliesst und öffnet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind einer Aussparung der ersten Scheibe zwei in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte, mit der Druck- und Saug- bzw, Niederdrucks e it e verbundene Aussparungen der zweiten Scheibe derart zugeordnet, daß bei der Kreisbahnbewegung des Scheibenmittelpunktes die Aussparung der ersten Scheibe abwechselnd die beiden Aussparungen der zweiten Scheibe überlappt.

Bei einer solchen Konstruktion wandert nicht jede Steueröffnung des einen Ventilelements vorbei an sämtlichen Steueröffnungen (Zufluß-und/oder Abfluß) des anderen Ventilelements; vielmehr überstreicht jede Aussparung der ersten Ventilscheibe bei der Kreisbahnbewegung nur eine bzw. zwei Aussparungen der zweiten V--snti!scheibe. Die beiden Ventilscheiben lassen sich sehr xeic, herstellen. Sie können schmal ausgeführt und unmittelbar neben den Kammern angebracht werden, so daß sich kurze Kanäle ergeben. In allen Betriebszeitpunkten sind einer Kammer jeweils die gleichen Ventilaussparungen zugeordnet, ψο daß sich leicht Korrekturen und Justierungen anbringen lassen.

Um einen einwandfreien Betrieb auch bei relativ großflächigen Steueröffnungen zu erzielen, empfiehlt es sich, daß die Aussparung der ersten Scheibe ein radialer Längsschiitz ist und die beiden Aussparungen der zweiten Scheibe dazu parallele Längsechlitze sind, die in Umfangsrichtung einen die Breite des radialen Längsschlitzes gleichen oder etwas übersteigerten Abstand haben·

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Für Zahnradmaschinen, bei denen das außen verzahnte Zahnrad starr mit der Hauptwelle verbunden ist und der innen verzahnte Zahnring im Gehäuse derart parallel geführt ist, daß sein Mittelpunkt die Kreisbahn beschreibt, besteht eine empfehlenswerte Lösung darin, daß die erste Scheibe fest mit dem Zahnring und die zweite Scheibe fest mit dem Gehäuse verbunden ist. .

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines AusfUhrungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigent

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Zahnradmaschine mit dem erfindungsgemässen Verteilerventil,

Fig· 2 einen Querschnitt längs der Linie A - A in Figur 1,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie B - B in Figur 1, wobei jedoch die Teile der Figur 4 entfernt sind, und

Fig. 4 den Zahnring und das Zahnrad in Seitenansicht mit geschnittener Hauptwelle·

Das Gehäuse der Zahnradmaschine besteht aus einem vorderen Deckel 1, einem zylindrischen Teil 2, einem Zwischenstück und einem hinteren Deckel 4t die durch Schrauben 5 unter Zwischenlage nicht bezeichneter Dichtringe miteinander verbunden sind. Eine Hauptwelle 6 ist mittels eines Lagers 7 im vorderen Deckel 1 und mittels eines Lagers 8 im Zwischenstück 3 gelagert. Sie trägt auf einer Nutverzahnung 9 ein außen verzahntes Zahnrad To· Dieses arbeitet mit einem innen verzahnten Zahnring 11 zusammen, der mit Hilfe von Nieten 12 mit zwei Scheiben 13 und 14 verbunden ist· Zwischen den Zähnen und Zahnlücken der beiden

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.Zahnelemente 10 und 11 werden Kammern 19 gebildet.

Die Scheiben 13 und 14 tragen an ihrem äußeren Umfang kreisabachnittförmige Ausaparungen 15_f deren Zahl der Zahl der Schrauben 5 entspricht. Auf den Schrauben 5 aind Rollen 16 drehbar gelagert, die in die Aussparungen 15 eingreifen. Der Unterschied zwischen den Durchmessern der Aussparungen 15 und der Rollen 16 sowie der Unterschied zwischen den Durchmessern der Kreise für die Mittelpunkte der Aussparungen 15 und die Mittelpunkte der Rollen 16. ist so gewählt, daß der Mittelpunkt M-p des Zahnringes um den Mittelpunkt Mj, der Hauptwelle und des Zahnrades eine Bahn entlang des Kreises B (Fig. 3) vollführen kann, wobei aber die Rollenführung nur eine Parallelverschiebung des Zahnringes und der beiden Scheiben 13» H gestattet. Wenn sich das Zahnrad 10 um eine Zahnteilung weiterbewegt, durchläuft der Zahnring einmal den Kreis E.

Das erfindungsgemäße Verteilerventil wird durch die Elemente 14 und 3 gebildet. Die erste Ventilscheibe 14 trägt auf deyfter anderen Ventilscheibe 3 zugekehrten Seite radiale Längsschlitze 17» die über Bohrungen 18 jeweils mit der Zahnlücke- zwischen den Zähnen des Zahnringes 11 in Verbindung stehen, also einen Kanal zu den Kammern 19 herstellen. Jedem Längsschlitz 17 sind in der ersten Ventilscheibe 14 zwei parallel dazu verlaufende Längsschiitze 20 und 21 in der zweiten Ventilscheibe 3 zugeordnet. Der Abstand a zwischen, diesen beiden Längsschlitzen 20 und 21 steht in einem vorgegebenen Verhältnis zu der Breite des Längsschlitzes 17. Alle Längsschiitze 20 stehen über Bohrungen 22 mit einer Ringnut 23 und damit mit dem Zuflußstutzen 24 im Deckel in Verbindung, während alle Längsschlitze 21 über Bohrungen 25 mit einer Ringnut 26 und damit mit dem Abflußstutzen 27 im Deckel 4 Verbindung haben. Da die Scheibe 3 feststeht und die Scheibe 14 die gleiche Bewegung vollführt wie der Zahnring 11, macht jede Aussparung 17 eine Kreiabaanbewegung mit, die

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derjenigen des Kreises E gleich ist. Bei dieser Kreisbahnbewegung kommt jede Aussparung 17 abwechselnd mit den Aussparungen 20 und 21 der zweiten Scheibe 3 in Verbindung, so daß die zugehörige Kammer 19 abwechselnd mit dem Zuflußstutzen 24 und dem Abflußstutzen 27 in Verbindung gebracht wird.

Von einem Längsschlitz 20 führen Kanäle 28 zu einer Ringnut im Deckel 1. In gleicher Weise führen von einem Längsschlitz Kanäle 30 zu einer Ringnut 31 im Deckel 1.In beiden Ringnuten befinden sich ringförmige Kolben 32 und 33» die auf eine Druckplatte 34 wirken, die ihrerseits an der Scheibe 13 anliegt. Auf diese Weise wird eine Belastungsvorrichtung geschaffen, die dem von der Ventilseite her auf den Zahnring wirkenden Druck entgegenwirkt.

Wenn die Hauptwelle 6 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn (gegen die Hauptwelle gesehen) gedreht wird, arbeitet die Masc-hine als Pumpe, die sehr große Mengen eines Druckmediums über den Stutzen 24 ansaugt und über den Stutzen 27 abgibt. Wenn umgekehrt über den Stutzen 24 ein Druckmittel zugeführt wird, kann man an der Hauptwelle 6 ein relativ großes Drehmoment abnehmen, wobei die Hauptwelle di-^e gleiche Umlaufsrichtung hat wie im vorangehenden Pail. Beim Umtausch der Stutzen 24 und 27 ändert sich die Umlaufrichtung.

Abwandlungen von dem veranschaulichten Ausftihrungsbeispiel sind in vielerlei Richtung möglich, ohne daß vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise kann auf beiden Seiten der Kammern 9, TO je ein Verteilerventil angeordnet sein, von denen das eine dem zufließenden und das andere dem abfließenden Medium zugeordnet ist. Des weiteren können die erfindungsgemäßen Verteilerventile auch bei Maschinen angewendet werden, bei denen der Zahnring mit der Hauptwelle gekuppelt ist oder bei denen ein Zahnelement feststellt und M® andere sowohl die Drehbewegung als auch dl®- Krel&hmlmMwm^gmig -vollführt. - "

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Claims

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Patentansprüche

(1. Verteilerventil für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor, bei dem ein innen verzahnter Zahnring und ein außen verzahntes Zahnrad, das eine geringere Zähnezahl als der Zahnring besitzt, vorgesehen ist, wobei das mit der Hauptwelle verbundene Zahnelement eine Drehbewegung durchführt und außerdem bei einem der beiden Zahnelemente der Mittelpunkt auf einer Kreisbahn bewegt wird und wobei ferner die Zähne und Zahnlücken Kammern begrenzen, die abwechselnd über Kanäle und das Verteilerventil mit der Druck- und Saug- bzw. Niederdruckseite verbunden werden,' dadurch gekennzeichnet, daß zwei aneinanderliegende Scheiben gegen eine Drehung relativ zueinander gesichert, jedoch der Mittelpunkt der einen Scheibe auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt der anderen Scheibe bewegbar ist und daß die Scheiben an den aneinander liegenden Flächen Aussparungen au." weisen, von denen jeweils eine mit einer Kammer verbundene Aussparung der ersten Scheibe einermit der Druckoder Saug-bzw. Niederdruckseite verbundene Aussparung der zweiten Scheibe derart zugeordnet ist, daß bei der Kreisbahnbewegung des Scheibenmittelpunk-cci « ■>■ Aussparung der ersten Scheibe abwechselnd die Aussparung der zweiten Scheibe schließt und öffnet.

2. Verteilerventil nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß eine Aussparung der ersten Scheibe zwei in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte, mit der Druck- uiid-Saug- bzw. Niederdruckseite verbundene Aussparungen der zweiten Scheibe derart zugeordnet sind, daß bei der Kreisbahnbewegung des Scheibenmittelpunktes die Aussparung der ersten Scheibe abwechselnd die beiden Aussparungen der zweiten Scheibe überlappt.

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3. Verteilerventil nach Anspruch 2»daduroh gekennzeichnet, daß die Aussparung der ersten Scheibe ein radialer Längsschlitz ist und die beiden Aussparungen der zweiten Scheibe dazu parallele Längsschlitze sind, die in Umfangsrichtung einen die Breite des radialen Längsschlitzes gleichen oder etwas Ubereteigenen Abstand haben·

4· Verteilerventil nach einem der Ansprüche 1-3» bei denen das außen verzahnte Zahnrad starr mit der Hauptwelle verbunden ist und der innen verzahnte Zahnring im Gehäuse derart parallel geführt ist, daß sein Mittelpunkt die Kreisbahn beschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scheibe fest mit dem Zahnring und die zweite Scheibe fest mit dem Gehäuse verbunden ist. ->-_■'

5. Verteilerventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Ventilscheiben gegenüberliegenden Seite des Zahnringes eine vom Druck des die Ventilscheiben durchsetzenden Druckmittels beaufschlagte Belastungsvorrichtung vorgesehen ist.

6. Verteilerventil nach einem der Ansprüche 1 - 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring bzw. eine mit ihm verbundene Scheibe am äußeren Umfang krelsausschnittförmige Aussparungen besitzt und am Gehäuse eine gleiche Zähl von Rollen angebracht ist.

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