CH623116A5

CH623116A5 - Gear pump

Info

Publication number: CH623116A5
Application number: CH274478A
Authority: CH
Inventors: Paul Truninger
Original assignee: Paul Truninger
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1981-05-15
Also published as: AT353103B; BE864919A; ATA194978A; GB1584020A; AU3485278A; AU523008B2; SE7802848L; IT7821526A0; DE2714705B2; NL7803492A; DE2714705C3; FR2385918A1; CA1103989A; IT1093500B; FR2385918B1; DE2714705A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe enthaltend ein treibendes und ein angetriebenes Zahnrad sowie ein mehrteiliges Gehäuse mit die Zahnräder seitlich abschliessenden Seitenplatten. Derartige Zahnradpumpen sind in Vielzahl bekannt und gebräuchlich. The invention relates to a gear pump comprising a driving and a driven gear and a multi-part housing with the side plates closing the gears laterally. Gear pumps of this type are known and commonly used.

Der Förderstrom von solchen Zahnradpumpen ist, bedingt durch die Geometrie der Verzahnung, pulsierend. In der Literatur wird als Kennzahl der Förderstrompulsation der Ungleichförmigkeitsgrad ô definiert The flow rate of such gear pumps is pulsating due to the geometry of the teeth. The degree of non-uniformity ô is defined in the literature as a key figure for the flow pulsation

0 = 0 =

Q max-Q min Q mittel Q max-Q min Q medium

AQ AQ

Qo Qo

Diese Förderstrompulsation ist Ursache einer Druckpulsation, die sich z.B. beim Druckabbau über eine Drossel ergibt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Druckpulsation ist der Lärm, der nicht nur in der Pumpe und Drossel, sondern im ganzen Hydraulikkreis erzeugt wird. Weitere Nachteile sind durch Druckpulsationen bedingte Schwingungen in Anlageteilen, Eigenschwingungen von Ölsäulen, sowie die Wechselbelastung von Dichtungen. This flow pulsation is the cause of a pressure pulsation that e.g. when reducing pressure via a throttle. A major disadvantage of this pressure pulsation is the noise that is generated not only in the pump and throttle, but in the entire hydraulic circuit. Further disadvantages are vibrations in system parts caused by pressure pulsations, natural vibrations of oil columns, as well as the alternating loading of seals.

Der Ungleichförmigkeitsgrad von Zahnradpumpen lässt sich nicht beliebig verkleinern. Durch Wahl günstiger Verzahnungsparameter kann insbesondere bei Innenzahnradpumpen der Ungleichförmigkeitsgrad bis unter 2% gesenkt werden. Einer weiteren Reduktion sind aber enge Grenzen gesetzt, The degree of non-uniformity of gear pumps cannot be reduced arbitrarily. By choosing favorable gear parameters, the degree of non-uniformity can be reduced to below 2%, particularly in the case of internal gear pumps. There are narrow limits to a further reduction,

weil auch wirtschaftliche Aspekte, wie z.B. die spezifische Leistung, berücksichtigt werden müssen. because economic aspects such as the specific power to be considered.

Während die geometrisch bedingten Förderstrompulsatio-nen von Zahnradpumpen unabhängig vom Ausgangsdruck sind, sind die infolge der Förderstrompulsation über einer Drossel erzeugten Druckpulsationen (in einem eigenschwingungsfreien System) proportional zum statischen Druck. Es gilt dafür die Formel p» = 2 poö. Z.B. ist bei einem statischen Druck von 100 bar und à =2%, die Druckpulsationsampli-tude 4 bar. Dies hat bereits einen erheblichen Geräuschpegel zur Folge. While the geometrically determined delivery flow pulsations of gear pumps are independent of the outlet pressure, the pressure pulsations generated by the delivery flow pulsation via a throttle (in a system free of natural vibrations) are proportional to the static pressure. The formula p »= 2 poö applies. E.g. is at a static pressure of 100 bar and à = 2%, the pressure pulsation amplitude is 4 bar. This already results in a considerable noise level.

Demgegenüber sind die inneren Leckölströme in Pumpen bei konstanten Spaltweiten proportional zum Ausgangsdruck. Leckölstrompulsationen verursachen daher Druckpulsationen über einer Drossel, welche quadratisch in Funktion des statischen Druckes zunehmen. In contrast, the internal leakage oil flows in pumps with constant gap widths are proportional to the outlet pressure. Leakage oil flow pulsations therefore cause pressure pulsations across a throttle, which increase quadratically as a function of the static pressure.

Wird nun eine Leckölpulsation eingeführt, welche beim wählbaren Druck pN (z.B. Nenndruck) die gleiche Amplitude aufweist wie die geometrische Förderstrompulsation, zu dieser in Gegenphase liegt und die gleiche Kurvenform aufweist, so wird die resultierende Förderstrompulsation am Pumpenausgang beim statischen Druck pN null, ebenso verschwindet die Druckpulsation. Beim Überschreiten des Druckes pN nimmt die Förderstrompulsation und damit auch die Druckpulsation s wieder zu. Es ist also eine bedeutende Verminderung der Druckpulsationen über den ganzen Druckbereich zu erwarten, wenn auch in unterschiedlichem Ausmass. If a leakage oil pulsation is introduced that has the same amplitude at the selectable pressure pN (e.g. nominal pressure) as the geometric flow pulsation, is in phase opposition to it and has the same curve shape, the resulting flow pulsation at the pump outlet at static pressure pN zero also disappears the pressure pulsation. When the pressure pN is exceeded, the flow pulsation and thus also the pressure pulsation s increase again. A significant reduction in pressure pulsations over the entire pressure range is therefore to be expected, albeit to different degrees.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zahnradpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit welcher eine io Verminderung der durch Förderstrompulsationen verursachten Druckpulsationen und des Geräuschpegels erzielt wird. Erfin-dungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass an den treibenden und/oder angetriebenen Zahnflanken mindestens eines der Zahnräder oder an der Innenseite mindestens einer der 15 Seitenplatten des Gehäuses im Bereich der Eingriffslinie der Verzahnung mindestens eine nutenartige Vertiefung mit variablem Querschnitt vorgesehen ist. The object of the invention is to provide a gear pump of the type described in the introduction, with which an io reduction of the pressure pulsations caused by delivery flow pulsations and the noise level is achieved. This is achieved according to the invention in that at least one groove-like depression with a variable cross section is provided on the driving and / or driven tooth flanks of at least one of the gear wheels or on the inside of at least one of the 15 side plates of the housing in the region of the line of engagement of the toothing.

Dadurch kann in optimal einfacher Weise ein pulsierender Leckölstrom erzeugt werden, der sich der geometrisch beding-20 ten Förderstrompulsation überlagert und diese dadurch teilweise oder ganz kompensiert oder auch überkompensiert. As a result, a pulsating leakage oil flow can be generated in an optimally simple manner, which is superimposed on the geometrically determined delivery flow pulsation and thereby partially or completely compensates or even overcompensates.

Die geometrische Förderstrompulsation ist sinusförmig gemäss folgender für die Evolventenverzahnung geltende Formel The geometric flow pulsation is sinusoidal according to the following formula for the involute gearing

25 25th

Vqpi = Vqpi =

bm2 bm2

2lzi + 1 + 2lzi + 1 +

2 ZI 2 ROOM

cos2 a (pi2 cos2 a (pi2

30 30th

wobei cpi der Drehwinkel ist. Der Förderstrom erreicht sein Maximum im Pol, wo der Drehwinkel cpi = 0 ist. D. h. der Flanken-Eingriffspunkt befindet sich auf der Verbindungslinie 35 der Drehzentren beider Zahnräder. Der kleinste Wert tritt bei Beginn resp. Ende des Eingriffs eines Zahnflankenpaares auf. Der kompensierende Leckölstrom erreicht daher seinen gröss-ten Wert im Pol (cpi = 0) und ist 0 zu Beginn und am Ende des Zahneingriffes. (Zur einfachen Darstellung ist eine Über-40 deckung = 0 angenommen worden.) where cpi is the angle of rotation. The flow rate reaches its maximum in the pole, where the angle of rotation cpi = 0. I.e. the flank engagement point is on the connecting line 35 of the centers of rotation of both gear wheels. The smallest value occurs at the beginning or End of the engagement of a pair of tooth flanks. The compensating leakage oil flow therefore reaches its greatest value in the pole (cpi = 0) and is 0 at the beginning and at the end of the tooth mesh. (An overlap = 0 has been assumed for the sake of simplicity.)

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die nutenartigen Vertiefungen in den Flanken-Falllinien mindestens eines der Zahnräder angebracht sein. Bei einer weiteren Ausführungsform können die nutenartigen 45 Vertiefungen ein- oder beidseitig als Kantenbruch an den According to a preferred embodiment of the invention, the groove-like depressions can be provided in the flank drop lines of at least one of the gear wheels. In a further embodiment, the groove-like 45 depressions on one or both sides as edge break on the

Zahnflanken mindestens eines der Zahnräder angebracht sein. Tooth flanks can be attached at least one of the gears.

Die Erfindung ist nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below in exemplary embodiments with reference to the figures of the drawing. Show it:

so Fig. 1 die Verzahnung eines ersten Ausführungsbeispiels Fig. 2 ein Detail von Fig. 1 in perspektivischer Darstellung Fig. 3 die Innenseite des Mittelteils einer Seitenplatte des Gehäuses eines weiteren Ausführungsbeispiels. 1 shows the toothing of a first exemplary embodiment. FIG. 2 shows a detail of FIG. 1 in a perspective view. FIG. 3 shows the inside of the middle part of a side plate of the housing of a further exemplary embodiment.

55 Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht die erfindungsgemässe Zahnradpumpe aus einem treibenden Zahnrad 1, einem angetriebenen Zahnrad 2 und einem nicht gezeigten Gehäuse, welches beide Zahnräder umschliesst. Das treibende Zahnrad 1, das sich im Betrieb in der Richtung des Pfeils A dreht, weist 60 in der Fallirne der Vorderflanke 4 des Zahns 3 eine Rille 5 auf, deren Querschnitt am Pol am grössten ist, während er sich nach beiden Seiten verringert und begrenzt ist durch den Beginn bzw. das Ende des Eingriffs eines Zahnflankenpaars. Anstatt, wie dargestellt, an der Zahnflanke nur eines Zahn-65 rads eine Rille anzubringen, kann man auch die sich in Eingriff befindlichen Zahnflanken beider Zahnräder 1, 2 mit solchen Rillen versehen. Gemäss einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsart, können die Rillen auch seitlich als Kanten 55 As can be seen from Fig. 1, the gear pump according to the invention consists of a driving gear 1, a driven gear 2 and a housing, not shown, which encloses both gears. The driving gear 1, which in operation rotates in the direction of arrow A, has 60 in the fall bulb of the front flank 4 of the tooth 3 a groove 5, the cross-section of which is greatest at the pole, while it decreases and limits on both sides is the beginning or end of the engagement of a pair of tooth flanks. Instead of making a groove on the tooth flank of only one toothed wheel, as shown, one can also provide the tooth flanks in engagement of both toothed wheels 1, 2 with such grooves. According to a further embodiment, not shown, the grooves can also be on the sides as edges

3 3rd

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brach der Zahnflanken und zwar einseitig oder beidseitig an einem oder beiden Zahnrädern ausgeführt sein. broke the tooth flanks and be carried out on one or both sides of one or both gears.

Durch geeignete Dimensionierung der variablen Querschnitte der Rillen hat man es in der Hand, den Leckölstrom der Förderstrompulsation in Amplitude und Kurvenform s weitgehend anzupassen. Er ist begrenzt durch den Querschnitt an der jeweiligen Dichtstelle, d. h. dem Berührungspunkt, der die Saug- und Druckseite trennt. By suitably dimensioning the variable cross-sections of the grooves, it is possible to largely adapt the leakage oil flow to the flow pulsation in terms of amplitude and curve shape s. It is limited by the cross section at the respective sealing point, i.e. H. the point of contact that separates the suction and pressure side.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist in einer der beiden Seitenplatten 6 entlang der Ein- io grifflinie 7 der Verzahnung eine Vertiefung 8 angebracht. In the further exemplary embodiment shown in FIG. 3, a depression 8 is made in one of the two side plates 6 along the engagement line 7 of the toothing.

Auch in diesem Fall kann durch geeignete Dimensionierung der Querschnitt der Vertiefung in weiten Grenzen variiert und den Förderstrompulsationen angepasst werden. Dabei wird wiederum die Dichtstelle, d. h. der Berührungspunkt, der die Saugseite 9 von der Druckseite 10 trennt, durch einen in der Grösse variierenden Leckölnuten-Querschnitt umgangen. In this case too, the cross-section of the depression can be varied within wide limits and adapted to the flow pulsations by suitable dimensioning. The sealing point, in turn. H. the point of contact that separates the suction side 9 from the pressure side 10 is bypassed by a leak oil groove cross section that varies in size.

Es versteht sich, dass als Folge des zusätzlich zum übrigen Leckölstrom vorhandenen pulsierenden Leckölstroms der volumetrische Wirkungsgrad sinkt. Ohne nennenswerte Ein-busse dieses Wirkungsgrades können daher die genannten Massnahmen nur an solchen Verzahnungen angewandt werden, welche einen geringen Ungleichförmigkeitsgrad aufweisen. Dies trifft vor allem auf optimierte Innenverzahnungen zu. Der Wirkungsgrad verschlechtert sich hier um weniger als 1%, d. h. um einen geringfügigen Betrag, welcher praktisch nicht mehr ins Gewicht fällt. It goes without saying that the volumetric efficiency drops as a result of the pulsating leak oil flow present in addition to the remaining leak oil flow. Without significant losses in this efficiency, the measures mentioned can therefore only be applied to teeth that have a low degree of non-uniformity. This applies above all to optimized internal gears. The efficiency deteriorates here by less than 1%, i. H. by a small amount, which is practically no longer significant.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Gear pump comprising a driving and a driven gear as well as a multi-part housing with side plates closing off the gear wheels, characterized in that on the driving and / or driven tooth flanks of the gear wheels (1, 2) or on the inside at least one of the side plates (6 ) of the housing in the region of the line of engagement (7) of the toothing, at least one groove-like recess with a variable cross section (5, 8) is provided.

2. Gear pump according to claim 1, characterized in that the groove-like depressions (5) are provided in the flank falling lines of at least one of the gears.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Gear pump according to claim 1, characterized in that the groove-like depressions are provided on one or both sides as an edge break on the tooth flanks of at least one of the gears (1, 2).