Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zur Übertragung der Drehenergie von einer Antriebs welle auf eine Abtriebswelle. Das Getriebe kann eine die Drehgeschwindigkeit erhöhende oder herab setzende Übersetzung enthalten. Es ist insbesondere geeignet zur Übertragung von Drehenergie auf die Laufradwelle eines raschlaufenden Zentrifugalkom- pressors.
Es ist wünschbar, Zentrifugalkompressoren mit relativ hohen Geschwindigkeiten zu betreiben. Daher müssen häufig zwischen einer Antriebsmotorenwelle und der Laufradwelle des Kompressors geschwindig keitserhöhende Getriebe verwendet werden, weil die erforderlichen relativ hohen Drehmomente am leich testen mit relativ langsamlaufenden Motoren erzeugt werden können.
Aus Raumersparnisgründen verläuft meist die Motorwelle parallel zur Laufradwelle, und das zwischen diesen Wellen vorgesehene überset- zungsgetriebe sollte möglichst in einer Normalebene zu den Wellen liegen.
Bei der Anordnung eines solchen Getriebes zwi schen der Antriebsmotorwelle und der Laufradwelle ergeben sich verschiedene Probleme. So ist es, wie bei allen Zahnradgetrieben, erwünscht, eine gleich mässige Verteilung der Zahnbelastungen bei allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Zur Errei chung dieses Zieles wurden bisher sehr genaue Be arbeitungen der Einzelteile und eine genaue Montage benötigt, wodurch die Herstellungskosten sehr hoch waren. Wenn anderseits die Zahnbelastungen nicht gleichmässig verteilt sind, ergeben sich eine ver kürzte Lebensdauer und verstärkte Geräusche und Vibrationen im Betrieb.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der genannten Nachteile durch Schaffung eines Getriebes, welches insbesondere geeignet ist zur Übertragung von Kräften zwischen der Motorwelle eines Antriebs- motors und der Laufradwelle eines Zentrifugalkom- pressors. Das Getriebe, welches verzahnte Getriebe elemente enthält, soll so konstruiert sein, dass eine gleichmässige Verteilung der Zahnbelastungen ohne die Notwendigkeit einer genauen Bearbeitung und Montage möglich ist.
Ferner sollen allfällige Ver formungen von Getriebeteilen selbsttätig kompensier- bar sein, um eine gleichmässige Belastungsverteilung zu erzielen, und die Abnützung im Betrieb soll auf ein Minimum herabgesetzt sein.
Das erfindungsgemässe Getriebe, mit einer An triebswelle, einem ersten Getriebeelement, das min destens einen Zahnkranz umfasst und mit der An triebswelle verbunden ist, einem Lager für das erste Getriebeelement, einer Abtriebswelle, einem zweiten Getriebeelement, das mindestens einen Zahnkranz, welcher mit dem Zahnkranz des ersten Getriebeele ments in Eingriff steht, umfasst und mit der Abtriebs welle verbunden ist, und einem Lager für das zweite Getriebeelement, ist dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eines der genannten Lager schwenkbar ist und dass die Verbindung zwischen dem im schwenkbaren Lager gelagerten Getriebeelement und der zughörigen Welle dazu eingerichtet ist, eine vor bestimmte relative Schwenkbewegung zwischen den letztgenannten Teilen zu gestatten, um eine Kompen sation von ungleichmässiger Belastung der in Eingriff stehenden Zahnkränze ohne Veränderung der rela tiven Lage der beiden Wellen zu ermöglichen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Getriebes dargestellt, und zwar zeigt: Mg. 1 einen Axialschnitt durch einen Antriebs motor und einen Zentrifugalkompressor, deren Wel len mittels des ersten Ausführungsbeispiels des Ge triebes gekuppelt sind, Fig. 2 einen Querschnitt durch das in Fig. 1 ge zeigte Getriebe und Fig. 3 einen Axialschnitt durch das zweite Aus führungsbeispiel.
In Fig. 1 ist ein Kompressor 10 dargestellt, der ein Laufrad 15 enthält, welches von einer Laufrad welle 16 angetrieben wird.
Die angetriebene Laufradwelle 16 ist mit An triebszähnen 20 versehen, die auf einem freien Ende der Welle ausgebildet sind (in Fig. 1 auf dem rechten Ende). Die Scheitelflächen und die Flanken der Zähne 20 sind wie bei 21 dargestellt gewölbt.
Ein Antriebsmotor 25 auf der rechten Seite der Fig. 1 weist einen Stator 26 und einen Rotor 27 auf. Der Rotor 27 ist auf eine Antriebswelle 30 auf gekeilt. Für die Motorwelle 30 sind in der üblichen Weise geeignete Drucklager und Dichtungen vor gesehen. Ein Antriebszahnrad 31 mit zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordneten Zahn kränzen 32 und 33 ist mittels eines Befestigungs elements 35 auf dem Ende der Motorwelle 30 be festigt. Die Zähne der Zahnkränze 32 und 33 sind schräg angeordnet, wobei die Neigung der Zähne des Zahnkranzes 32 entgegengesetzt ist zur Neigung der Zähne des Zahnkranzes 33.
Ein geteiltes Lager 36 für das Antriebszahnrad 31 ist zwischen den beiden Zahnkränzen 32 und 33 angeordnet und trägt mit dem Antriebszahnrad 31 auch das eine Ende der Motorwelle 30.
Ein Zahnrad 40 ist zwischen dem Antriebszahn rad 31 und den Zähnen 20 angeordnet. Das Zahn rad 40 hat die Form einer zylindrischen Hülse und weist zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete äussere Zahnkränze 41 und 42 auf. Diese Zahnkränze 41 und 42 haben einen solchen Abstand voneinander und sind so geformt, dass sie mit den Zahnkränzen 31 und 32 des Antriebszahn rades 31 kämmen. Innere Nuten 43 im Zahnrad 40 stehen mit den Zähnen 20 in Eingriff.
Ein Lager 45 für das Zahnrad 40 ist zwischen den Zahnkränzen 41 und 42 angeordnet. Eine ge wölbte Oberfläche 46 des Lagers 45 ruht in einer entsprechend gewölbten Oberfläche eines Tragblockes 37, so dass das Lager 45 schwenkbar ist und das Zahnrad 40 mit seiner Achse in verschiedene Winkel stellungen eingestellt werden kann. Der Krümmungs mittelpunkt der genannten gewölbten Oberflächen fällt vorzugsweise mit dem Krümmungsmittelpunkt der gewölbten Scheitelflächen 21 der Zähne 20 zu sammen.
Die beschriebenen Getriebeelemente, Wellen und Lager sind in üblicher Weise in einem geeigneten Gehäuse eingeschlossen, in welchem die Lager ab gestützt sind, wobei an den erforderlichen Stellen Schmiermitteldurchlässe und Dichtungen vorgesehen sind, siehe Fig. 1.
Fig.3 zeigt ein abgeändertes Getriebe, dessen Teile im wesentlichen den Teilen der Ausführungs form nach Fig. 1 und 2 entsprechen, das jedoch eine andere Lagerung des Abtriebszahnrades 40 und eine andere Ausbildung der Zähne auf der Abtriebswelle aufweist. Die Länge der Zähne ist in diesem Fall reduziert, um eine geringe relative Schwenkbewegung des Zahnrades 40 infolge des Spieles zwischen den inneren lNuten des Zahnrades 40 und den äusseren Zähnen der Abtriebswelle 16 zu ermöglichen.
Das Lager 45' ist in einem Tragblock 46' mittels eines zentralen Flansches 47' gehalten, der im Tragblock genügend seitliches Spiel aufweist, um eine begrenzte Verschwenkung des Lagers 45' zu gestatten. In radialer Richtung ist das Lager über einen zylin drischen Teil 48' auf der Aussenseite des Flansches 47' abgestützt, wobei das radiale Spiel so ist, dass die genannte begrenzte Verschwenkung des Lagers 45 möglich ist. Bei beiden Ausführungsformen des Getriebes sind sowohl das Antriebszahnrad 31 als auch das Abtriebszahnrad 40 so ausgebildet, dass sie umgekehrt, also ihre Enden vertauscht werden können, um im Falle einer Beschädigung der Zähne auf der einen Seite des Getriebes eine verlängerte Verwendung des Getriebes zu ermöglichen.
Die Getriebe sind vorstehend in Verwendung mit einem Zentrifugalkompressor beschrieben, wo sie als Übersetzungsgetriebe zur Erhöhung der Geschwindig keit bei der Übertragung von Kräften von einem Antriebsmotor auf die Laufradwelle des Kompressors besonders geeignet sind. Es ist jedoch klar, dass Getriebe der beschriebenen Art auch an anderen Orten mit Vorteil angewendet werden können.
Die Vorteile der beschriebenen Getriebe rühren von der frei beweglichen Anordnung des Abtriebszahnrades 40 her, dessen Achse gegen die Achse der Abtriebs welle verschwenkt werden kann, um Verformungen der treibenden und der getriebenen Teile auszu gleichen, so dass die Belastung über alle in Eingriff stehenden Zähne gleichmässig verteilt wird, dass also eine automatische Nachstellung der relativen Lage der Getriebeteile stattfindet, um die Belastungsver teilung gleichmässig zu machen.
Im Betrieb wird dem Stator 26 Strom zugeführt, so dass sich der Rotor 27 dreht und dabei die An triebswelle 30 antreibt. Das Antriebszahnrad 31, welches an der Antriebswelle 30 befestigt ist, wird damit ebenfalls in Drehung versetzt.
Das Antriebszahnrad 31, das die beiden in einem axialen Abstand angeordneten Zahnkränze 32 und 33 aufweist, steht in Eingriff mit dem Abtriebszahn- rad 40, welches in ähnlicher Weise die beiden in einem axialen Abstand angeordneten Zahnkränze 41 und 4.2 aufweist. Jede Verformung oder Verschie bung des Zahnrades 31 oder der Antriebswelle 30 wird durch eine Änderung der Lage des Abtriebs zahnrades 40 ausgeglichen.
Wenn also infolge von Belastung der Antriebswelle 30 eine Verbiegung auf tritt, dann wird die Änderung der Winkelstellung der Achse des Antriebszahnrades 31 relativ zur Achse der Abtriebswelle durch eine Verschwenkung des Abtriebszahnrades 40 mit dem Lager 45 ausge glichen. Die gewölbte Fläche 46 des Lagers 45 ge stattet, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ohne weiteres eine solche Verschwenkung des Abtriebs zahnrades.
Die Zähne 20 der Abtriebswelle 16 er möglichen die genannte Verschwenkung wegen der beschriebenen Wölbung der Scheitelflächen und der Flanken der Zähne 20 beim Getriebe nach Fig. 1 und 2 und wegen des normalen Spiels beim Ge triebe nach Fig. 3.
Das frei bewegliche Abtriebszahnrad, welches die beiden Zahnkränze 41 und 42 aufweist, die mit den entsprechenden Zahnkränzen 32 bzw. 33 des An triebszahnrades kämmen, dient also dazu, Verdrehun gen oder Verwindungen des Antriebszahnrades 31 aufzunehmen oder auszugleichen, und das Lager 45 gestattet eine Verschwenkung des Abtriebszahnrades zum Ausgleich von Winkelverschiebungen der Wellen achsen infolge von Biegebelastungen oder von ande ren Verschiebungen, die von Unregelmässigkeiten bei der Herstellung oder Montage der Getriebeteile her rühren.
In den beschriebenen Getrieben sind die ein zelnen Getriebeteile relativ zueinander selbsteinstel lend bei durch Belastung hervorgerufenen Verände rungen, wodurch auch die Anforderungen an die Genauigkeit bei der Herstellung und bei Unterhalts kosten herabgesetzt werden können, ohne den Wir kungsgrad zu beeinträchtigen.