DE2249952C3 - Hydraulische Zahnradmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zahnradmaschine, beispielsweise Zahnradpumpe mit im Eingriff stehenden Rotoren mit Evolvcntenverzahnung. die Flankenspiel und einen Profilüberdeckungsgrad ;, größer als 1,0 besitzt, mit einem die Rotoren aufnehmenden geteilten Gehäuse, und im Gehäuse außerhalb des Eingriffsgebietcs der Rotoren vorhandener Druck- und Niederdruckzone.

Wie bekannt, führt bei diesen Zahnradmaschinen cine Quetschung des Fluids im Eingriffsgebiet der Rotorenverzahnung zu einem erhöhten -- nicht erwünschten — Laufgeräusch wie zu einer hohen Be lastung von Bauteilen dieser Maschinen.

Die in der Praxis angewendeten Maßnahmen zur Verhinderung dieser Quetschung des Fluids und damit zur Verbesserung, d. h. Verminderung, des Lauf- geräusches, des Wirkungsgrades und der Lebensdauer der Zahnradmaschine sind fertigungstechnisch meist sehr aufwendig und teilweise von unbefriedigender Wirkung, da sie die ihnen zugedachte Funktion nicht oder nur auf Kosten des volumetrischen Wirkungsgrades erfüllen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch einfache und preiswert hcrzustellende Einrichtung zur Verhinderung der Quetschung des Fluids im Eingriffsgebiet der Zahnradmaschinen-Rotoren zu schaffen, die weitgehend frei ist von nachteiligen Nebenwirkungen und keine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades der Zahnradmaschine zur Folge hat.

Die Erfindung bestellt darin, daß die Niederdruckzone bzw. die Druckzone eine solche Lage bezüglich der Eingriffsstrecke »g« der Rotorenverzahnung ein nimmt, daß folgende Gleichung erfüllt ist:

te

Hierin ist I₁, die Grundkreisteilung der Rotorenverzahnung. V und W sind die Strecken, um die die Niederdruckzone bzsv. die Druckzone in die E'ngriffsstrecke hineinragt.

Durch Einsetzen von

in die obige Gleichung erhält man
Ist die linke Seite

obiger Gleichung größer als 1,0, so erfolgt eine Quetschung des Fluids. Dagegen tritt kein Kurzschluß zwischen Druck- und Niederdruckzone der Maschine auf.

Ist obiger Ausdruck kleiner als 1,0. so tritt keine Quetschung des Fluids ein. Dagegen werden Druck- und Niederdruckseite der Maschine kurzzeitig miteinander verbunden.

Bei Erfüllung obiger Gleichung gemäß der Erfindung werden sowohl Quetschung des Fluids wie auch Kurzschluß zwischen Druck- und Niederdruckseite der Maschine vermieden.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind in den Stirnwänden des Gehäuses ein oder mehrere in bezug auf die Eingriffsstrecke genau fixierte kreisförmige Sacklöcher vorhanden, welche mit an sich bekannten in den Gehäuseteilen vorhandenen Druckbzw. Niederdrucktaschen hydraulisch verbunden sind.

Derartige Sacklöcher, die vorzugsweise durch. Bohren hergestellt werden, können bezüglich ihre; Lage zur EingrifTsstrecke der Rotoren verzahnung wesentlich genauer angebracht werden als die im Gehäuse eingegossenen Taschen. Infolgedessen lassen sich die Strecken V und W sehr eng tolerieren, so daß obige Gleichung sehr genau eingehalten werden kann.

Zur Erzielung mäßiger Fließgeschwindigkeiten des Fluids und guter Füllungsgrade empfiehlt es sich, das Sackloch möglichst groß im Durchmesser zu gestalten und somit mit mindestens einem Fußkreis der Rotorverzahnung tangieren zu lassen.

Die Zeichnung gibt mehrere Ausführungsformen von Zahnradmaschinen nach der Erfindung wieder. Es zeigt

Fig. I schematisch eine Zahnradmaschine mit außenverzahnten Rotoren und einem den Fußkreis des einen Rotors berührenden Sackloch auf der Druckseite der Maschine,

F i g. 2 eine ähnliche Maschine mit einem die Fuß-

kreise beider Rotoren berührenden Sackloch auf der Druckseite der Maschine,

F i g. 3 eine ähnliche Maschine mit einem den Fu(J-kreis des einen Rotors berührenden Sackloch auf der Niederdruckseite der Maschine,

Fig. 4 eine ähnliche Maschine mit je einem die Fußkreise beider Rotoren berührenden kreisförmigen Sackloch auf dei Druck- und Niederdruckseite der Maschine,

F i g. 5 eine Zahnradmaschine mit Außenver/ahnung des einen Rotors und Innenverzahnung des anderen Rotors (z. B. Innenzahnradpumpe) und je einem die Fußkreise beider Rotoren berührenden kreisförmigen Sackloch auf der Druck- und Niederdruckseite.

In Fig. I bedeuten M₁ und M., die Achsen der beiden Rotoren 1 und 2 einer" Zahnradpumpe. A/, M., isi gleich dem Achsabsland »a«. Mit r. lind r,, sind die Radien der Grundkreise, mit r, J und r,, die entsprechenden Fußkreisradien, und mit r_tl und r_k2 die Kopfkreisradien der Rotor«n-Evolventenverzahnung bezeichnet. Die gemeinsame Tangente in den Punkten B und Γ an die Grundkreise ist die EingrilTslinie. Der Abschnitt ED der EingritTslinic zwischen den Kopfkreisen ist die Eingritisstrecke »if«. Die EingrifTslinie schneidet die Gerade Λ7, M., im Wälzpunkt F der Verzahnung. Zwischen (Jen beiden Fußkreisen und zu beiden Seilen des Walzpunktes sind Taschen 3 und 4 in das nicht gezeichnete Gehäuse der Pumpe eingebracht. Unter Annahme einer Drehung des treibenden Roturs 1 um die Achse AZ₁ im Sinne des Pfeils ist 3 die Nii.-derdrucktasche und 4 die ürucktasche. Tasche 3 steht mit der nicht gezeichneten NiedcrdruckleiUm«, Tasche 4 mit der nicht gezeichneten Druckleitung der Maschine in Verbindung.

Es ist 5 e'.i Sackloch in einem oder beiden Gehäuseteilen, welches den Fußkreis mit dem Radius r,, berührt. Das Sackloch hat hydraulische Verbindung mit der Drucktasche 4. Es ist in bezug auf die EingrifTsstrecke »#« so gelegen, daß es diese im Punkt G schneidet. Der Punkt G liegt im Abstand ι., vom F.ndc F. der Eingriffsslreeke. Der Querschnitt des Sacklochcs ragt also um die Strecke GD W in die F.ingrifTsstrecke hinein. Die Strecke Γ isi null Nach der Erfindung ist dann

Da hier die EingriHsstrccke g endet, treten die ZaIwflanken lfl und IB kurz danach außer Eingriff, urul der ölraum 6 öffnet sich zur Niederdruckseite hin. Es kann also keine Quetschung des Öls im geschlossenen Raum 6 auftreten.

Der Mittelpunkt Af des Sackloches 5 liegt vorzugsweise auf der Eingriffslinie BC. Geringe Abweichungen des Mittelpunktes M ergeben nur einen geringen Lagefehler des Punktes G.

ίο Um die Fließgeschwindigkeiten in den Gehäusetnschen klein zu halten und gute Füllungsgrade zu erzielen, empfiehlt es sich, die Sacklöcher mit großem Durchmesser auszuführen.

F i g. 2 -"'"' eine Ausführungsform der Erfindung

is mit einem Sackloch 7 mit dem Mittelpunkt M. Das Sackloch berührte beide Fußkreise r_ti und r,., und geht ebenfalls durch den Punkt G. Es hat einen größtmöglichen Durchmesser und steht in hydraulischer Verbindung mit der Drucktaste 4.1.

jo Fig. 3 zeigt eine weitere Austuhrungsform der Erfindung. /W₁ und M., sind die Mittelpunkte der gleichen Rotoren 1 und 2, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Es ist ED die EingrifTsstrecke α mit dem Punkt H im Abstand („ vom Endpunkt D der F.ingntfsstrecke. Es ist ein Sackloch 8 vorgesehen mit flf'm Mittelpunkt M, welches durch den Punkt Il geht und den Fußkreis r_h, des Rotors 2 berührt. Es hat hydraulische Verbindung mit der Niederdrucktasche 3.2. Das Sackloch ragt um die Strecke EU -- V in die EingrifTsstrecke ED hinein. Die Strecke W ist null. Dann ist die Bedingung erfüllt:

F i g. 4 zeigt die Mittelpunkte M_i und M₁ der beiden außenverzahnten Rotoren, von denen der eine im Sinne des Pfeiles um den Mittelpunkt Λ/, dreht und den zweiten Rotor antreibt. Die EnigrilTslinie ist BC. Sie schneidet die beiden Kopfkrnise der Rotorverzahnung in den Punkten /: und D. den Endpunkten der EingriiTsstrecke ED. Je ein Sackloch 9 bzw. 10 berührt die beiden Fußkreise mit Radien r,, und /·,., und schneidet die EingriiTsstrecke in den Punkten G bzw. H, wobei die Strecken EII Γ und DG ■■■ W so bemessen sind, daß

ist.

', ■

Die Taschen 3 und 4 sind üblicherweise in das Pumpengchäuse eingegossen und von unregelmäßiger Form. Sie bilden daher mit der Eingriffslinie keinen genau definierten Schnittpunkt und die Bedingung gemäß der Erfindung wird nicht genügend genau erfüllt.

Das Sackloch 5 wird vorzugsweise durch Bohren eingebracht, hat daher ausreichend scharfe Kanten Und bildet mit der EingrifTsstrecke einen genau definierten Schnittpunkt G.

In F i g. 1 sind die beiden Rotoren 1 und 2 in einer Stellung gezeichnet, in welcher der Eingriffspunkt zweier Flanken \A und IA mit dem Punkt G zusammenfällt. In einer vorangehenden Eingriffsstellung hatte der schiaffiert gezeichnete Ölraum 6 !wischen den Rotorzähnen Verbindung mit dem Sackloch 5 und dadurch mit der Drucktasche 4. Im Moment des Eingriffs in» Punkt G wird diese Verbindung unterbrochen. Zu gleicher Zeit ist der ölraum 6 auch bei dem Eingriffspunkt E geschlossen.

F i g. 5 zeigt die Hauptverzahnungsgrößen eines außenverzahnten Pumpenrotors 1 mit der Drehachse M₁ ind eines innenverzahnten Pumpenrotors 2 mit der Drehachse Λ7.,, welcher mit dem Pumpemotor 1 im Eingriff ist ui.d durch diesen im Sinne des Pfeiles angetrieben wird. Die gemeinsame Tangente an die beiden Verzahnungsgrundkreise r_ti und >\., in den Punkten C und B ist die Eingriffslinie. Auf diesel teilen die beiden Kopfkreise r_k] und r_k., in den herden Punkten D und E die Eingrifhstrcckc κ ab, 0> ist F der Wälzpunkt der Rotorenverzahnungen. Dl·, beiden Strecken M₁C und Μ.,Β bilden mir der Ge

raden /Vf₁ M., den Winkel \sb — Betriebseingriffs winkel der Evolvcntenverzahnung im Stirnschnitt.

Es sind zwei Sacklöcher 11 und 12 im nicht ge zeichneten lampengehäuse eingebracht, welche bcidi Fußkreise r_l{ und r,., berühren und mit einer Nieder

drucktasche 3.4 bzw. mit einer Drucktasche 4.4 ver bunden sind. Das niederdruckseitige Sackloch 1 teilt auf der EingrifTsstrecke einen Betrag V und da druckseitige Sackloch 12 einen Betrag W ab. Di

Beträge V und W sind so bemessen, daß die oben können ebenso wie die Druck- und Niederdruckangegebene Beziehung gilt, taschen auf einer oder auf beiden Stirnseiten der _ iv -L ha ₌ Zahnrotoren eingebracht sein. Sie liegen dann in ⁸ ' / »· dem einen oder in beiden Teilen des getrennten Die jeweils in Stirnansicht gezeichneten Sacklöcher 5 Maschinengehäuses.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Zahnradmaschine, insbesondere Zahnradpumpe mit im Eingriff stehenden Rotoren mit Evolventenverzahnung, die Hankenspiel und einen Profilüberdeckungsgrad e„ größer als 1,0 aufweist, mit einem die Rotoren aufnehmenden geteilten Gehäuse, und im Gehäuse außerhalb des Eingriffsgebietes der Rotoren vorhandener Druckzone und Niederdruckzone, da- durch gekennzeichnet, daß die Druckbzw. Niederdruckzone eine solche Lage zur Ein griffsstrecke »g« der Verzahnung einnimmt, daß folgende Gleichung erfüllt ist:

e„ (K 4- W)It,= 1,0. ¹S

worin r. die Grundkreisteilum; der Roturenverzahnung und I' und W die Strecken sind, um welche die Druck- bzw. Niederdruckzone in die EingrifTsstrecke >>#■..· der Rotorenverzahnung hin- an einragt.

2. Hydraulische Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stirnseiten des Gehäuses ein oder mehrere in bezug auf die Eingriffsstrecke genau fixierte kreisförmige Sacklöcher vorhanden sind, welche mit der Druck- bzw. Niederdruckzone hydraulisch verbunden sind.

3. Hydraulische Zahnradmaschine nach Anspruch 1 und 2, mit in den Stirnseiten der Gehäuseteile eingegossenen Drue! - bzw. Niederdrucktaschen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere kreisförmige Sacklöcher (5, 7, 8, 9, 10. 11, 12) vorhanden sind, die mit den Taschen (4. 4.1, 3.2, 3.3, 4.3. 3.4, 4.4) hydraulisch verbunden sind.

4. Hydraulische Zahnradmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher mindestens einen der Fußkreise der Rotorenverzahnung berühren. 4>