DE1553232A1

DE1553232A1 - Hydraulische Vorrichtung der Zahnradart

Info

Publication number: DE1553232A1
Application number: DE19651553232
Authority: DE
Inventors: Hudgens Bernard Charles
Original assignee: Thompson Ramo Wooldridge Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1964-03-16
Filing date: 1965-03-12
Publication date: 1970-05-21
Also published as: US3277833A

Description

DR. E. WIEGAND 2000 HAMBURG 1, ^n 11. März Λ 965

MDNCHEN BAUINDAMM 2ί _ _A

DIPL.-ING. W. NIEMANN telefon, 330475 1553232

HAMBURG
PATENTANWÄLTE

W. 21 617/65 8/Fl

Thompson Ramo Wooldridge Inc., Cleveland, Ohio (V.St.A.)

Hydraulische Vorrichtung der Zahnradart

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine z. B. als Pumpe oder Motor arbeitende hydraulische Vorrichtung der Zahnradart, die zwei ineinandergefügte Zahnradelemente aufweist, von denen das äußere Element einen Zahn mehr als das innere Element besitzt und wobei "die Achse des einen drehbaren Elementes während seiner Drehung um diese Achse veranlaßt wird, eine Umlaufbewegung um die Achse des anderen Elementes auszuführen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein neues Mittel, welches die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der hydraulischen Vorrichtung gegeneinander abdichtet, die durch die Relativbewegung zwischen den Zähnen des einen Elementes und den Zähnen des anderen Elementes erzeugt werden.

Die derzeit angewendeten Arbeitstechniken zur Herstellung der beiden vorstehend genannten ineinandergefügten Zahnradelemente (gewöhnlich wird das eine als Statorelement und das andere als Rotorelement bezeichnet), deren Kombination nachstehend auch als "Zahnradsatz" bezeichnet wird,

haben sich vom Standpunkt wirtschaftlicher Fertigung als wenig erfolgreich erwiesen. Im Nachstehenden soll unter dem Ausdruck "Zahnradsatz" eine als Pumpe oder Motor arbeitende Vorrichtung verstanden werden, bei der wenigstens das eine der beiden Hauptelemente um seine Achse rotiert, die sich dabei in bezug auf die Achse des anderen Elementes auf einer Kreisbahn bewegt. Soli ein solcher Zahnradsatz mit annehmbaren Lecktoleranzen hergestellt werden, dann sind die Fertigungskosten ungewöhnlich hoch. Falls ein außerordentlich genauer Zahnradsatz mittels eines Schleif-, Läpp-, Wähleinpaß- oder anderen vergleichsweise teueren Arbeitsvorgangs hergestellt wird, dann wird oft der zusätzliche Nachteil erhalten, daß sich die Teile wegen der engen Toleranzen nicht frei drehen.

Es besteht daher ein Zweck der Erfindung darin, einen Zahnradsatz zu schaffen, der nach normalen Standardbedingungen sehr große Toleranzen hat und dennoch Leckeigenschaften besitzt, die besser als diejenigen von in genauester Weise hergestellten, zurzeit existierenden Zahnradsätzen sind.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Zahnradsatz zu schaffen, bei dem die Bewegung zwischen den Teilen viel glatter als bei bekannten Vorrichtungen dieser Art verläuft, bei denen vergleichbare Leckeigenschaften mittels Übermaßpassungen zwischen den Teilen od.dgl. erhalten werden.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen

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von jedem Zahn des einen Elementes eines Zahnradsatzes getragenen Flügel zu schaffen, der mit dem anderen Element in Eingriff tritt, um ein Lecken zwischen den Elementen zu verhindern.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin,einen von jedem Zahn des Rotors eines Zahnradsatzes getragenen Flügel zu schaffen, wobei der Rotor sowohl eine Rotationsbewegung als auch eine Umlaufbewegung in bezug auf einen Stator ausführt, der einen Zahn mehr als der Rotor besitzt, so daß im wesentlichen nur ein Flügel und nicht mehr als zwei Flügel zu irgendeinem Zeitpunkt wirksam sind, wodurch ein glatteres und wirksameres Arbeiten erzielt wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Flügel für jeden Zahn des Rotors eines Zahnradsatzes zu schaffen, bei dem der Flügel mit dem Stator im wesentlichen nur dann in Berührung steht, wenn er das Hauptdichtungsmittel zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite des ihn tragenden Zahnes bildet.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Flügel für die* Zähne des Rotors eines Zahnradsatzes zu shaffen, bei dem efri elastischer Teil vorgesehen ist, der den Flügel dauernd nach außen in eine wirksame Stellung drückt, in welcher er an einem Zahn eines Stators angreift, und der Flügel mechanische Mittel aufweist, welche seine Auswärtsbewegung während der unwirksamen Arbeitsbedingungen begrenzen.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, für

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einen Zahnradsatz einen Flügel zu schaffen, der das Lecken auf 1/4 bis l/S desjenigen herabzusetzen vermag, das mit den meisten genau bearbeiteten Zahnradsätzen ohne die Flügelausbildung erzielbar ist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, für jeden Zahn des eine Rotations- und Umlaufbewegung ausführenden Rotors eines Zahnradsatzes einen Flügel zu schaffen, der eine Abdichtungsfunktion nur auf einem kleinen Teil eines vollständigen Zyklus des Zahnradsatzes ausübt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer hydraulischen Vorrichtung, an welcher die Erfindung verkörpert ist.
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht nach der Linie 2-2

der Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht nach der Linie 3-3

der Fig. 1.
Fig. 4 gibt einen Teil der Fig. 2 in größerem Maßstab

wieder.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 der Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines der bei der dargestellten Vorrichtung vorgesehenen Flügels. Fig. 7 ist ein Querschnitt durch den Flügel nach der Linie 7-7 der Fig. 6.

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Pig."8 ist eine der Fig. 6 ähnliche Seitenansicht

einer abgeänderten Ausführungsform des Flügels.

Fig. 9 ist ein Querschnitt durch den Flügel gemäß Fig. 8 nach der Linie 9-9 der Fig. 8.

Wie bereits oben erwähnt, betrifft die Erfindung neue Abdichtungsmittel zwischen dem Rotorelement und dem Statorelement eines in einer hydraulischen Vorrichtung zu verwendenden Zahnradsatzes. Um die Erfindung klar verständlich zu machen, erscheint es zweckmäßig, zunächst die allgemeine Ausbildung der hydraulischen Vorrichtung zu erläutern. Zu diesem Zweck wird die in der Zeichnung dargestellte hydraulische Vorrichtung als Pumpe beschrieben; es ist jedoch für den Fachmann leicht erkennbar, daß die Vorrichtung auch so ausgebildet werden kann, daß sie als Motor arbeitet.

Die als Beispiel dargestellte hydraulische Pumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das mit einer Bohrung versehen ist, in der eine Antriebswelle 11 aufgenommen ist, die selbst von irgendeiner zweckentsprechenden Einrichtung angetrieben werden kann. In dem dem inneren Wellenende gegenüberliegenden, d. h. dem gemäß Fig. 1 linken Teil des Gehäuses sind die Pumpenelemente angeordnet, nämlich ein feststehendes, mit einer Innenzahnung versehenes äußeres Statoreiement 12 und ein mit einer Außenzahnung versehenes inneres Rotorelement 13· Diese beiden Elemente liegen zwischen dem linken Ende des Gehäuses 10 und einer Verschleißplatte 14, die durch Schraubenbolzen in ihrer Lage gehalten wird.

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In der Bohrung des Gehäuses ist zwischen der Antriebswelle 11 und den Pumpenelementen 12 und Ij5 ein zylindrisches Umschaltventilglied 20 drehbar angeordnet, durch das sich eine Welle 21 hindurcherstreckt, welche die Drehbewegung der Antriebswelle 11 auf das Rotorelement 13 überträgt. Wie aus Pig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist zwischen dem einen Ende der Welle 21 und dem Ende der Antriebswelle 11 sowie zwischen dem anderen Ende der Welle 21 und dem Rotorelement 13 jeweils ein Universalgelenk vorgesehen. Diese Universalgelenke bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung, und sie werden daher nicht näher beschrieben. Der Zweck dieser Universalgelenke besteht darin, dem Rotorelement 13 zu gestatten, sowohl eine Rotationsbewegung als auch eine Umlaufbewegung auszuführen, wie dies weiter unten näher erläutert wird.

Bei der dargestellten Vorrichtung ist das innere Rotorelement 13 mit mehreren, im angenommenen Fall mit sechs Zähnen 23 ausgebildet, und das äußere Statorelement 12 ist mit einem Zahn mehr, d. h. im vorliegenden Fall mit sieben Zähnen 25 ausgebildet, die im nachstehenden auch als Vorsprünge bezeichnet werden. Jeder der Vorsprünge 25 des Statorelementes 12 weist eine allgemein kontiniuerlich konvex gebogene Fläche 27 auf. Das Rotorelement I3 hat eine Achse, die in Fig. 2 durch den Punkt 26 angedeutet ist, und das Statorelement 12 hat eine Achse, die durch den Punkt 28 angedeutet ist.

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Die Drehung der Antriebswelle 11 in einer zweckentsprechenden Richtung bewirkt, daß das Rotörelement 13 um seine Achse 26 in der in Fig. 2 durch den Pfeil 29 angedeuteten Richtung rotiert. Dabei führt jedoch die Achse 26 des Rotorelementes IJ eine in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in der durch den Pfeil 30 angedeuteten Richtung verlaufende Umlaufbewegung um die Achse 28 des Statorelementes 12 aus. Das Ergebnis dieser Bewegungen ist, daß die zwischen den Statorvorsprüngen 25 gebildeten Taschen 3² veranlaßt werden, durch abwechselnde Kontraktions- oder Druckhübe und Expansions- oder Saughübe hindurchzugehen. Bei der dargestellten Pumpe, die ein Rotorelement I3 mit sechs Zähnen 23 und ein Statorelement 12 mit sieben Zähnen oder VorSprüngen 25 aufweist, läuft die Rotorachse 26 für jede volle Umdrehung der Antriebswelle 11 auf einer Kreisbahn sechsmal um die Statorachse 28 um, und bei jedem Umlauf werden sieben Druckimpulse oder -hübe erzeugt. In jedem Zeltpunkt sind drei Taschen,die sich in einer Auslaß- oder Druckstufe befinden, und drei Taschen, die sich in einer Einlaß- oder Saugstufe befinden, vorhanden. Eine Umdrehung der Antriebswelle erzeugt daher sechs Umläufe oder zweiundvierzig Pump- oder Druckimpulse. Um die Verbindung der sich abwechselnd expandierenden und kontraktierenden Taschen 32 mit einer Mediumzufuhrquelle und mit dem Auslaß zu erleichtern, ist die Antriebswelle 11 mit dem Umschalzventilglied 20 durch einen Antriebszapfen verbunden, der von dem Ventilglied in das eine Ende eines

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Schlitzes 34 im linken Ende 35 der Antriebswelle 11 vopsteht. Dadurch wird bewirkt, daß das Umschaltventilglied 20, das Rotorelement 13 und die Antriebswelle 11 sich mit im wesentlichen gleicher. Geschwindigkeit drehen.

Die Bohrung des Gehäuses 10 ist mit zwei Ringnuten und 39 versehen, die mit die Wandung des Gehäuses durchsetzenden radialen Durchgängen 40 bzw. 41 in Verbindung stehen, welche mit Leitungen verbunden werden können, durch welche hindurch das Medium in die Pumpe eingelassen bzw. aus ihr ausgelassen wird. Die Nut 38 ist in der Ebene des Schlitzes 34 angeordnet, so daß sie in dauernder Verbindung mit dem Inneren des zylindrischen Umschaltventilgliedes steht, während die Nut 39 innerhalb der axialen Grenzen des Ventilgliedes 20 angeordnet ist. Eine Reihe von in Umfangsrichtung verteilten Öffnungen 43 in der Gehäusewandung münden an dem einen Ende in die Gehäusebohrung und an dem anderen Ende Über in der Verschleißplatte 14 vorgesehene Löcher 45 in die zwischen den Vorsrrüngen 25 des Statorelementes 12 gebildeten Taschen 32.

Das Umschaltventilglied 20 ist mit mehreren, in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden radialen Durchgängen 47 (in Pig. 3 mit den Buchstaben a, b, c, d, e und f bezeichnet), die sich von seiner Außenfläche in sein Inneres erstrecken, und mit einer entsprechenden Anzahl von zwischen diesen radialen Durchgängen 47 liegenden axial verlaufenden Nuten 49 versehen (in Pig. 3 mit den Buchstaben

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a*, b¹, c^f, e¹ und f*) bezeichnet). Diese Nuten 49 erstrekken sich in axialer Richtung über eine Strecke, die ausreicht, um zwischen den Öffnungen 43 und der Ringnut 39 eine Mediumbrücke zu schaffen, wenn die Nuten 49 und die Öffnungen 43 miteinander in Ausrichtung liegen.

Nachstehend sollen unter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3 die Arbeitsweise der Pumpe und das Zusammenwirken des Statorelementes 12 und des Rotorelementes 13 mit dem Umschaltventilglied 20 näher erläutert werden. Die Schnittansiehten gemäß Fig. 2 und 3 zeigen das Rotorelement und das Umschaltventilglied in der gleichen Winkelstellung, die sie relativ zueinander zufolge ihrer mechanischen Verbindung mit der Antriebswelle 11 einnehmen.

Wenn angenommen wird, daß die Antriebswelle 11 in Uhrzeigerrichtung, d. h. in Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles 29 gedreht wird, dann ist ersichtlich, daß die Taschen A, B und C (Fig. 2) sich auf einem Einlaß- oder Saughub befinden, daß die Taschen D, Ξ und F sich auf einem Druckhub befinden und daß die Tasche G sich an der Stelle befindet, an welcher ein Druckhub beendet worden ist und gerade bevor ein Saughub beginnt. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Taschen A, B und C über die radialen Durchgänge a, b und c mit der Mediumeinlaßseite der Pumpe ver bunden sind, daß die Taschen D, E und F über die axialen Nuten d', e¹ und f* mit der Ausgangs- oder Druckseite der Pumpe in Verbindung stehen und daß die Tasche α als in einer

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Übergangsstellung befindlich bezeichnet werden kann, in der sie weder mit dem radialen Durchgang f noch mit der axialen Nut a* verbunden ist.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, wie das sowohl rotierende als auch eine Umlaufbewegung ausführende Rotorelement aufeinanderfolgend miteinander abwechselnde Pump- und Saughübe in den verschiedenen Taschen 5² erzeugt und wie das Umschaltventilglied die einem Pumphub unterworfenen Taschen mit der Druckseite der Pumpe und gleichzeitig die einem Saughub unterworfenen expandierenden Taschen mit der Eingangsseite der Pumpe verbindet.

Es ist ferner ersichtlich, daß, wenn sich ein gegebener Zahn 25 des Rotorelementes .an der gebogenen Fläche 27 eines Vorsprungs 25 des Statorelementes entlang in eine Tasche 32 bewegt, um einen Pumphub zu erzeugen, eine gegebene Tasche, die im Drehungssinn hinter dem Bezugszahn liegt, einen Saughub erzeugt, Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Zahn, der dem·Saughub unterliegt, sich unmittelbar hinter dem Zahn befindet, der den Pumphub erzeugt, oder daß er der zweite oder dritte Zahn dahinter sein kann, was davon abhängt, welcher Zahn als Bezugszahn angenommen wird, weil, wie dies oben beschrieben wurde, wenigstens drei Pumpiiipulse und wenigstens drei Saugimpulse erzeugt werden.

Wenn die Antriebswelle 11 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, dann wird der Zustand der Taschen umgekehrt, d. h. die Durchgänge a, b und c werden »It der Ausgangssei-

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te der Pumpe und die Nuten d¹, e* und. f¹ mit der Eingangsseite der Pumpe verbunden.

Der allgemeine Gesamtaufbau einer solchen hydraulischen Vorrichtung ist in der USA-Patentschrift 3 087 436 aufgezeigt.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Verbesserung der besonderen Kombination besteht in einem allgemein mit 50 bezeichneten Flügelaufbau für jeden der sechs Zähne 23 des Rotorelementes IJ. Wie insbesondere aus den Figuren 4 bis ersichtlich ist, weist jeder Flügelaufbau 50 eine in jedem Zahn 25 des Rotorelementes ausgebildete, sich über die ganze Breite des Rotorelementes erstreckende Ausnehmung auf, die von einer im Querschnitt allgemein kreisförmigen Öffnung 53 und einer im Querschnitt rechteckigen Öffnung 5² gebildet ist, welche von parallelen Wänden begrenzt ist und am Scheitel 56 des Rotorelementzahnes ausmündet (Fig. 4). Es sei bemerkt, daß die Öffnung 53 im Querschnitt auch irgendeine andere als kreisförmige Gestalt haben kann. Die schlitzförmige öffnung 52 erstreckt sich, wie dies aus Fig.2 und ersichtlich ist, allgemein in radialer Richtung des Rotors.

In der von den Öffnungen 52 und 53 gebildeten Ausnehmung jedes Zahnes des Rotorelementes ist ein Flügel 58 angeordnet (Fig. 6 und 7), der einen zylindrischen Kopfteil 60, dessen Oberfläche 61 teilweise der allgemein kreisförmigen Gestalt der öffnung 53 entspricht, und einen plattenförmigen Körperteil 63 besitzt, der in der schlitzförmigen öffnung

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aufgenommen ist und über den Scheitel 56 des Zahnes 23 hinaus nach außen vorsteht. Der Kopfteil 60 des Flügels 58 ist mit einem Ausschnitt 65 versehen, der eine Feder 66 aufnehmen kann (Fig. 5), die dazu dient, den Flügel dauernd in seine äußere Stellung zu drücken. Die Flügel können beispielsweise aus gesintertem Eisen hergestellt sein.

In Fig. 8 und 9 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Flügels dargestellt, Dieser allgemein mit 68 bezeichnete Flügel weist einen Kopfteil 70, dessen Oberfläche 7I sich an einen Teil der Fläche der im Querschnitt kreisförmigen Öffnung 5² (Pig· *0 anlegen kann, und einen Körperteil 75 auf, der die gleiche Lage einnimmt, wie der Körperteil 65 des Flügels 58 der vorher beschriebenen Ausführungsform und die gleiche Aufgabe wie dieser hat. Der Flügel 68 der abgeänderten Ausführungsform besteht aus einem glasgefüllten Kunststoff, und sein Kopfteil 70 ist derart ausgebildet, daß er um den in Fig. 8 bei Tk angedeuteten Betrag zusammengedrückt wird, wenn er in die Öffnung 52 der Ausnehmung in dem Rotorzahn 25 eingesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform dient das Zusammendrücken des nachgiebig elastischen Kopfteiles 70 dazu, den Flügel dauernd in seine äußere Stellung zu drücken, wie die Feder 66 den Flügel 58 bei der vorher beschriebenen Ausführungsform nach außen drückt.

Der Kopfteil 60 des Flügels 58 bzw. der Kopfteil 70 des Flügels 68, deren Oberfläche 61 bzw. 7I sich an einen Teil der Fläche der Öffnung 52 der Ausnehmung in dem Rotor-

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zahn 23 anlegen kann, bildet ein mechanisches Mittel, welches den Flügel in der Ausnehmung festhält und verhindert, daß er in seiner unwirksamen Stellung während des Pumpzyklus aus der Ausnehmung zu weit oder vollständig heraustritt.

Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Flügel für einen besonderen Rotorzahn nur auf einem kleinen Teil des ganzen Drehzyklus wirksam ist oder, mit anderen Worten, mit der gebogenen Fläche 27 eines Vorsprungs 25 des Statorelementes im Eingriff steht. Bei der dargestellten besonderen Ausführungsform erfolgt dieser Eingriff im wesentlichen

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nur über 20 der Winkelbewegung, von der Achse 28 des Statorelementes aus gemessen. Jeder dieser Flügel gleitet über die gebogene Fläche 27 eines VorSprungs 25 des Statorelementes im wesentlichen nur dann, wenn er das Hauptdichtungsmittel zwischen einer Tasche, die durch einen Pumphub hindurchgeht, und einer in Drehrichtung dahinterliegenden Tasche bildet, die durch einen Saughub hindurchgeht. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß beispielsweise der Flügel an dem Rotorzahn, der mittig zwischenden Taschen D und C liegt, mit dem Vorsprung des Statorelementes im Eingriff steht und dazu dient, die einen Pumphub beginnende Tasche D von der Tasche C zu trennen, die gerade einen Saughub beendet. Die Taschen D und E, welche die angedeutete Winkelstellung einnehmen, brauchen nicht notwendigerweise gut abgedichtet zu werden, da diese Taschen beide einem Pumphub unterliegen« Der Flügel an dem Rotorzahn zwischen den Taschen B und C beginnt gerade,

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mit einem Statorvorsprung in Berührung zu treten, weil an dieser Stelle die Tasche C nahezu bereit ist, einen Pumphub zu beginnen, während die Tasche B ihren- Saughub noch fortsetzt.

Es ist daher ersichtlich, daß in den meisten Fällen ein Flügel in wirksamer Berührung mit dem Statorvorsprung ist. Jedoch sind nicht mehr als zwei Flügel zu irgendeiner Zeit wirksam, und dies.trägt zu dem Umstand bei, daß eine sehr geringe schleifende Reibung zwischen den Flügeln und den 3tatorvorSprüngen vorhanden ist, weil die Wirkung und Funktion der Kombination gemäß der Erfindung darin besteht, die Flügel außer Berührung mit den Statorvorsprüngen zu halten, wenn sie nicht als Abdichtung zwischen einer auf einem Pumphub befindlichen Tasche und einer auf einem Saughub befindlichen Tasche wirken, was die schleifende Reibung beträchtlich herabsetzt und zur Erzielung eines glatten Arbeitens der Vorrichtung beiträgt.

, Bei der besonderen mechanischen Ausbildung des Zahnradsatzes, der das zahnradartige Statorelement und das zahnradartige Rotorelement umfaßt, beträgt bei der dargestellten Konfiguration der an ihnen ausgebildeten .Zähne der maximale Berührungswinkel zwischen dem Scheitel eines Flügels 58 und der gebogenen Fläche 27 des Vorsprungs 25 des Statorelementes ungefähr 30°. In anderen Worten, der Kraftvektor, der den Flügel in seinem Schlitz in radialer Richtung gegen den Mittelpunkt des Rotorelementes zu verschieben sucht, bildet

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mit der Ebene des Körperteiles des Flügels einen Winkel von ungefähr 30°. Während es erwünscht ist, daß der Berührungswinkel einen Wert von 50° bis 6o° nicht überschreitet, ist es möglich, eine Vorrichtung herzustellen, die mit einem so hohen Berührungswinkel wie 81 bis 85 arbeitet, wenn ein Reibungskoeffizient von etwa 0,15 bis 0,18 angenommen wird.

Es ist daher für den Fachmann ersichtlich, daß nach der Lehre gemäß der Erfindung ein Zahnradsatz mit Vorteil hergestellt werden kann, der sehr große Toleranzen im Vergleich mit den zurzeit geltenden Standardwerten besitzt, wie sie zur Herstellung einer arbeitsfähigen Vorrichtung erforderlich sind, und der dennoch Leckeigenschaften aufweist, die besser sind als die der meisten zurzeit vorhandenen, in genauer Weise hergestellten Zahnradsätze. Durch diese besserenEigensehaften ist das Lecken auf 1/4 bis 1/2 desjenigen herabgesetzt, das bei zurzeit existierenden Vorrichtungen erhalten wird, Aufgrund der Möglichkeit, die Herstellungstoleranzen zu reduzieren, kann ein Zahnradsatz hergestellt werden,' der eine viel glattere Bewegung und einen sich daraus ergebenden höheren Wirkungsgrad hat.

Der oben beschriebene Flügelaufbau, der für jeden Zahn des eine Rotationsbewegung und eine Umlaufbewegung ausführenden Rotorelementes vorgesehen ist, ergibt keine merkliche zusätzliche Reibungsberührung, weil in jedem gegebenen Zeitpunkt nicht mehr als zwei Flügel im Eingriff mit

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den Vorsprüngen des Statorelementes stehen. Die Ausbildung ist derart, daß die Flügel im wesentlichen mit den VorSprüngen des Statorelementes nur dann im Eingriff stehen, wenn sie ihre Punktion als Hauptdichtungsmittel zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des den Flügel tragenden betreffenden Zahnes des Rotorelementes ausüben. Ferner ist durch die Ausbildung gemäß der Erfindung ein elastischer Teil vorgesehen, der den Flügel dauernd nach außen oder in seine wirksame Stellung drückt, um ihn mit einem Vorsprung des Statorelementes in Eingriff zu bringen, wenn er seine Abdichtfunktion ausführen soll, und außerdem ist ein mechanisches MIttel vorgesehen, welches den Flügel daran hindert, aus der Ausnehmung in dem ihn tragenden Zahn zu weit oder vollständig herauszutreten, wenn er sich in seiner unwirksamen Stellung befindet.

Wenn die Vorrichtung gemäß der Erfindung als Pumpe verwendet wird, dann ist ein Differentialdruck vorhanden, der dazu beiträgt, die Flügel gegen die Vorsprünge des Statorelementes abzudichten, und dieser Druck erzeugt in den meisten Fällen eine größere Kraft als der elastische Teil. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ergibt sich beispielsweise, daß bei Betrachtung des zwischen den Taschen C und D liegenden Rotorzahnes 23 Medium von der Druckseite des Rotorzahnes (Tasche D) an dem Körperteil des Flügels vorbei in die den Kopfteil des Flügels aufnehmende Öffnung leckt und eine Kraft ausübt, die den Flügel an dem Vorsprung 25 des Stator-

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elementes zu halten sucht. Auf den Flügel wird zwar auch eine entgegengesetzt wirkende Kraft ausgeübt, jedoch ist diese wegen der kleineren Fläche, die von dem Mediumdruck beaufschlagt wird, geringer. In manchen Fällen kann der Mediumdruck ohne den elastischen Teil ausreichend sein. Wenn die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer hydrostatischen EnergieSteueranlage verwendet wird, dann ist gewöhnlich ein geringer Differentialdruck an einem wirksamen Flügel vorhanden, so daß der elastische Teil die Hauptkraft liefert, die den Flügel mit einem Vorsprung des Statorelementes in Berührung hält.

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Claims

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Patentansprüche

: 1·^Hydraulische Vorrichtung der Zahnradart mit einem Rotor, der so angeordnet ist, daß er eine Rotations- und eine Umlaufbewegung relativ zu einem stator ausführen kann, welcher wenigstens einen Zahn mehr als der Rotor besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zahn des Rotors ein Flügelaufbau vorgesehen ist, der eine in dem Rotorzahn ausgebildete Öffnung, die sich in allgemein radialer Richtung erstreckt und in der Endfläche des Rotorzahnes ausmündet, einen in der Öffnung bewegbar angeordneten Flügel, der mit einem Endteil etwas über die Endfläche des Rotorzahnes hinaus vorsteht, einen elastischen Teil, der auf den Flügel wirkt, um ihn in eine äußere Stellung zu drücken, und Mittel aufweist, die zwischen der Öffnung in dem Rotorzahn und dem Flügel wirksam sind, um die Auswärtsbewegung des Flügels zu begrenzen, wobei der Flügel mit einem Statorzahn im wesentlichen nur dann im Eingriff steht, wenn er das Hauptdichtungsmittel zwischen von den Statorzähnen begrenzten benachbarten Kammern bildet.

2. Hydraulische Vorrichtung der Zahnradart mit einem feststehenden Statorelement, das eine Mehrzahl von vorzugsweise mit einer kontinuierlich gebogenen Oberfläche versehenen ZahnungsvorSprüngen aufweist, die Taschen begrenzen, und einem beweglichen Rotorelement, das eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, die bei der Drehung des Rotorelementes in die Ta-

ORlGlNAL INSPECTED

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sehen eingreifen, wobei das Statorelement eine Tasche mehr aufweist, als das Rotore lerne nt Zähne besitzt, die Drehung des Rotorelementes um seine Achse bewirkt, daß seine Achse eine Kreisbahn- bzw. Umlaufbewegung um die Achse des Statorelementes ausführt, und jeder Zahn des Rotorelementes einen Scheitel besitzt und nahe einem Vorsprung des Statorelementes in eine auf einem Druckhub befindliche Tasche bewegbar ist, während eine benachbarte Tasche sich auf einem Saughub befindet, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zahn des Rotorelementes ein Flügelaufbau vorgesehen ist, der folgende Teile umfaßt: eine in dem Zahn des Rotorelementes ausgebildete, sich über dessen ganze Breite erstreckende und in dem Scheitel des Zahnes ausmündende Ausnehmung, einen in der Ausnehmung bewegbar angeordneten Flügel, der über den Scheitel des Zahnes vorsteht, einen elastischen Teil, der auf den Flügel wirkt, um ihn dauernd in eine äußere Stellung zu drücken, und Mittel, die zwischen dem Flügel und der ihn aufnehmenden Ausnehmung wirksam sind, um die Auswärtsbewegung des Flügels zu begrenzen, wobei der Flügel über einen Vorsprung»des Statorelementes nur dann gleitbar ist, wenn er das Hauptdichtungsmittel zwischen einer auf einem Druckhub befindlichen-Tasche und einer benachbarten, auf einem Saughub befindlichen Tasche bildet, und wobei nicht mehr als zwei Flügel zu einer zeit wirksam sind.

5. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in jedem Zahn des Rotorele-

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mentes ausgebildete Ausnehmung von einer im Querschnitt allgemein kreisförmigen Öffnung und einer sich von ihr zu ■ dem Scheitel des Zahnes erstreckenden schlitzförmigen Öffnung gebildet ist und daß der Flügel einen zylindrischen Kopfteil, der wenigstens teilweise an der Fläche der im Querschnitt kreisförmigen Öffnung anliegt und in dieser aufgenommen ist, und einen plattenförmigen Körperteil aufweist, der sich durch die schlitzförmige Öffnung hindurcherstreckt und aus der Scheitelfläche des Zahnes vorsteht.

4. Hydraulische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungswinkel zwischen den Flügeln der Zähne des Rotorelementes und den Oberflächen der Vorsprünge des Statorelementes nicht mehr als etwa 30° bis 6o° beträgt.

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L e e r s e i t e