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Zahnradkraftmascbine mit ineinanderliegenden Rädern.
Die Erfindung betrifft eine umlaufende Wärmekraftmaschine, die mit einem expandierenden Treibmittel, z. B. mit Dampf oder brennbaren Gasen, arbeitet und im Wesen aus mindestens zwei Zahnrädern besteht, von denen das eine ein mit Innenverzahnung versehenes Rad ist, mit dem ein oder mehrere mit Aussenverzahnung versehene Räder zusammenarbeiten.
Im Sinne der Erfindung sind die Zähne der miteinander zusammenarbeitenden Räder so geformt, dass sie bis zur Trennung der Kopfkreise nur auf der Expansionsseite abdichtend aufeinanderliegen, auf der Kompressionsseite jedoch einen Spalt aufweisen, wobei von je zwei aufeinanderfolgenden Auf-
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Es sind bereits Zahnradkraftmaschinen bekannt, bei denen ein innen verzahntes Rad mit einem aussen verzahnten Rad zusammenarbeitet. Insbesondere hat man solche Maschinen zum Betrieb mit einem flüssigen Druckmittel, z. B. Wasser, vorgeschlagen. Diese bekannten Maschinen eignen sich aber nicht zum Betrieb mit einem expandierenden Mittel, weil man bisher nicht jene Bedingungen erkannt hat, die für einen wirtschaftlichen Betrieb erfüllt sein müssen.
Diese Bedingungen sind, dass an der Expansionsseite die Zähne der beiden Räder bis zum Trennen der Kopfkreise gut dichtend aufeinanderliegen und dass jeweils eine Kraftwirkung vorhanden ist, die bei dieser abdichtenden Wirkung die Räder vorwärts treibt. Verzahnungen, welche diese Bedingungen erfüllen, sind an sich für andere Zwecke bekannt. Eine solche ist z. B. die Triebstockverzahnung, im allgemeinen aber jede Verzahnung, bei der die Zahnköpfe der innen verzahnten Scheibe mit einem konvexen Profil ausgebildet sind und die Zahn-
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Teilkreis der innen verzahnten Scheibe durch das Abwälzen der Zahnköpfe der innen verzahnten Scheibe, die Zahnfüsse der innen verzahnten Scheibe beim Abrollen der Teilkreise aneinander durch das Abwälzen der Zahnflanken der aussen verzahnten Scheibe ausgebildet werden.
Die Profile der Zahnflanken sind also keine Evolventen oder Zykloiden. Die Zahnköpfe der Innenverzahnung können Kreiszylinderprofil aufweisen.
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einer Welle gelagertem inneren Zahnrad, Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Maschine mit an einem Zapfen gelagertem inneren Zahnrad und Fig. 4 eine Anordnung zum Zentrieren der Zahnscheiben.
In Fig. 1 bezeichnet 11 eine Scheibe mit Innenverzahnung und 12 eine Scheibe mit Aussenver-
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die von den miteinander zusammenarbeitenden Zähnen an der Strecke gebildet werden, welche links bei der Totpunktlinie X beginnt und bis zum Trennen der Zähne läuft. Diese Trennung erfolgt im Schnittpunkt S der Kopfkreise N1 und N2. Mit K1 und K2 sind die Teilkreise der beiden Zahnräder bezeichnet.
Das Zahnprofil A der Innenverzahnung wird frei gewählt und kann z. B. kreis-, ellipsen-oder parabelförmig sein. Die Flanken B der Aussenverzahnung entstehen durch Abwälzung der Köpfe A an den Flanken der Aussenverzahnung. Die Flanken (7 der Innenverzahnung entstehen hingegen durch Abwälzung der Teile B an letzterer während der Drehung der Scheiben 11 und 12. Bei der beschriebenen
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Herstellungsweise der Zahnprofil liegen die gemeinsamen Berührungspunkte G zweier miteinander zusammenarbeitender Zähne auf der Expansionsseite vor dem vollkommenen Trennen der Zähne an der vorderen Seite der aussen verzahnten Scheibe, wie dies aus der Fig. 1 bei dem eben noch ineinandergreifenden Zahnpaar ersichtlich ist.
Dadurch ist es erreicht, dass bei sonst ausreichender Seitendichtung der Raum der Zahnlücke zwischen den Punkten G und F, von denen G einen grösseren Abstand von der Radmitte O2 hat als P, vollkommen geschlossen ist und Verluste durch Undichtigkeit nicht auftreten.
Werden die zur Bewegungsriehtung senkrechten Projektionen der unter Druck stehenden Flächen gebildet, so ergeben bei der beschriebenen Ausbildung der Zähne die besagten Flächen der Scheibe 11 in beiden Richtungen praktisch gleich grosse Projektionen, während in bezug auf die Scheibe 12 nur
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ein nicht ausgeglichener Druck, der das Aufliegen am Punkt G und dadurch die nötige Abdichtung auch beim Verschleiss der Zahnflanken sichert.
Die beschriebene Ausbildung der Zähne hat auch den Vorteil, dass in der Totpunktlinie die Zähne fast in ihrer ganzen Länge aneinanderliegen und daher die toten Räume auf ein Mindestmass verringert sind.
Bei dieser Ausbildung der Zähne besteht zwischen den Zähnen des äusseren und des inneren Rades vor der Totpunktlinie bei P und R ein sehr kleiner Spalt im Ausmasse von 1 bis 2 Hundertstel eines Millimeters.
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine Maschine mit einer Verzahnung nach der Erfindung. Die innen verzahnte Scheibe 11 steht in Eingriff mit der aussen verzahnten Scheibe 12. Mit 14 ist die Welle der aussen verzahnten Scheibe 12 bezeichnet. Die beiden Scheiben laufen in einem glockenartigen Gehäuse 15,
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Ende des Ansatzes 21 ist durch eine Scheibe 22 dichtend abgeschlossen.
Zur Dichtung der Welle 13 des innen verzahnten Endes 11 dient die an sich bekannte Stopf-
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entsprechende Ausnehmung der Muffe greift der Bund 25 der Welle 13, so dass durch Drehen der Muffe 24 gleichzeitig die Scheibe 11 in axialer Richtung verschoben wird. Der Bund 25 stützt und fixiert die Scheibe 11 in beiden Richtungen. Dadurch ist es möglich, die Scheibe 11 gegenüber der Innenwand des Gussstückes 16 beliebig einzustellen und so die Zahnlücken an der rechten Seite abzudichten. Die
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Zwecks wirksamer Verminderung des Durchblasens können die aneinander gleitenden Flächen der zusammenarbeitenden Zähne gemäss Fig. 1 gedichtet werden.
Im Wesen besteht die Dichtung aus in den Zähnen der innen verzahnten Scheibe 11 federnd unterstützten Dichtungselementen 38, die sich
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des Innenrades. Man findet das Auslangen mit schmalen Diehtungskörpern, wenn man sie im Zahnkopf der innen verzahnten Scheibe anordnet, da die Abdichtung bzw. die Berührung mit dem andern Zahn jeweils an dieser Stelle erfolgt, wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist.
Im Inneren der beiden verzahnten Scheiben 11 und 12 verbleibt zufolge ihrer exzentrischen An-
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ausgefüllt, wie dies aus der Fig. 4 ersichtlich ist.
Die Maschine kann auch so ausgebildet werden, dass man die Zahnscheibe 12 oder die Zahnscheibe 11
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ordnung zeigt die Fig. 3. Hier ist die Zahnseheibe 12 um den Zapfen 28 drehbar gelagert. Die Einlage 27 ist im Gehäusedeckel 16 befestigt. Die Kraft wird von der Welle 13 der Zahnseheibe 11 abgeleitet. Die
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Scheibe 11 angesetzt. Bei dieser Anordnung ist die Durchbiegung des Zapfens 26 sehr gering und der Gesamtbau kurz.
Zum Zentrieren der beiden Scheiben dient die Anordnung, die in den Fig. 3 und 4 in zwei zueinander senkrechten Schnitten gezeigt ist. Sie besteht im Wesen aus auf dem Umfang der innen verzahnten
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An Stelle der Keile können beliebige andere Mittel, z. B. Exzenter, zum Verstellen der Rollen 33 angewendet werden.
Auch kann die beschriebene Maschine mit einer innen verzahnten und mehreren mit dieser zusammenarbeitenden Scheiben mit Aussenverzahnung versehen werden.