DE2016171A1

DE2016171A1 - Mehrströmungszumeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2016171A1
Application number: DE19702016171
Authority: DE
Inventors: Denis Victor Ilford Essex Butler (Großbritannien)
Original assignee: The Plessey Company Ltd., Ilford, Essex (roßbritannien)
Priority date: 1969-04-08
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1970-10-15
Also published as: GB1297002A; FR2042955A5

Description

Mehrströmungszumeßeinrichtung,

Die Erfindung betrifft Mehrströmungszunießeinrichtungen und hat zum Ziel, eine verbesserte Maschine zu schaffen, mit der eine eintretende Strömung unter vorbestimmten Verhältnissen auf eine Anzahl von austretenden Strömen verteilt wird oder mit der eine Anzahl von eintretenden Strömen unter vorbestimmten Verhältnissen, zu einer gemein samen Ausgangsströmung kombiniert wird. Für diesen Zweck wird eine hydraulische Verdrängermaschine mit Zahnrädern verwendet oder, in anderen Worten, eine Zahnradliydromaschine,die als Pumpe oder Motor arbeiten kann, wobei im Fall eines Motors die Maschine unter der Verwendung des Drucks arbeitet, der durch die eintretenden Strömungen zur Verfügung gestellt wird, während im Fall einer Pumpe die Maschine derart ausgebildet, und angeordnet ist, daß sie mechanisch angetrieben werden.kann und daß.sie die Ausgangeströmung oder die Ausgahgsströmüngen mit einem höheren Druck abgibt als den der Eintrittsströmung oder der Eintrittsströraungen. ' · _;,

Gemäß der Erfindung weist die Maschine. e^nTHingz

auf ,welches niit einer Anzahl von Ritzelix/giüsaminenarbei'

tot, die alle in der mittleren öffnung d^^5illngeis änge~:

ordnet

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ordnet sind, wobei all diese Kitzel mit diesem Hing kämmen, ohne miteinander zu kämr:en und wobei ein Gehäuse vorgesehen ist, welches derart aufgebaut ist, dc.ß ein axialer Einlaß geschaffen wird und ein axialer Auslaß, wodurch öffnungen an den beiden Seiten der Kämmzähne eines jeden iiitzelb mit dem Itingzahnrad geschaffen wird und wobei eine Umfangsdichtung mit den Zähnen desllingzahnrüds und mit jedem der Ritzel hergestellt wird, um einen druckunterschied zwischen jeder der zwei öffnungen erzeugen zu können, die nacheinander um den Umfang eines jeden Ititzels herum oder um den Umfang des liingzahnrads herum folgen.

" Ferner ist eine Seitendichtung in der bei Zahnradpumpen üblichen Weise vorgesehen, un eine unerwünschte Verbindung zwischen den Öffnungen längs der Endflächen der Zahnrüder zu verhindern, wobei alle öffnungen an einer Seite einer jeden Zone miteinander sind, v/as bedeutet, daß alle Einlaßöffnungen oder alle AuslaßöfXnungen so angeordnet sind, daß sie miteinander verbunden sind,während die komplementären Öffnungen an der anderen Seite voneinander getrennt gehalten werden und zwar entweder einzeln oder in Gruppen. Vorzugsweise ist das llingzahnrad frei drehbar im Gehäuse der Maschine montiert und eines der ttitzel ist mit einer Antriebswelle ausgerüstet, um dieses durch einen außen

f angeordneten Antrieb anzutreiben, wenn die Maschine als Pumpe verwendet wird oder um nach außen ein Drehmoment von diesem Kitzel zu übertragen, wenn diese -Maschine als Motor verwendet wird.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Ka zeigen:

Pig, 1 eine schematische Sehnittansicht, genommen rechtwinklig zu den Zahnradaohsen einer Ausführungsform, in der drei üitzel vorgesehen sind und

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Fig. 2 eine axiale Sehnittansieht einer abgeänderten Ausführungsform,, die: mit zwei Ringzahnrädern ausgerüstet ist. ·

Es sei nunmehr zuerst auf Fig.. 1 Bezug genommen. Ein Ringzahnrad i ist freidrehbar in einer Ringnut 2 eines Pumpengehäuses 3 montiert. Dieses Rlngzahiirad Avird in der Nut 2 durch die Zusammenwirkung der Spitzen seiner Zähne 4 mit einem Kernabschnitt 5 des Gehäuses zentriert. Drei Ritzel 6, 7 und 8 sind in Bohrungen 9 des Kernabschnitts 5 derart montiert, daß jedes Ritzel mit den Zähnen 4 des Ringzahnrads 1 kämmt, während die'Ritzel voneinander durch den Kernabschnitt 5 des Gehäuses getrennt sind, mit dem die. Spitzen der Zähne IO eines jeden-Zahnrads in Abdiclitungskontakt stehen. Mit Ausnahme des Falls, in dem die Maschine verwendet wird, um ausschließlich eine Zumeßfunktion durchzuführen, WQljei die Maschine durch eine Strb'mungsmitteiströmung betätigt wird, ist wenigstens eines der Ritzel 6, T₁ S mit einer Antriebswelle ausgestattet, welches beim dargestellten Äusführungsbeispiel das Ritzel 6 ist, dessen iVntriebswelle 11 sich durch die Wandung des Gehäuses 3 hindurch erstreckt, um mit einem Motor oder gegebenenfalls nit einer Last verbuudctt zu sein. Wegen des Känimens des Ringzahnrads 1 nit. jedem der uitzel 6, 7 und S reicht es aus, lediglich das eine Ritzel 6 anzutreiben, um eine koordinierte Drehung des Ilingzahuracis und aller drei Ritzel zu erreichen,.. Das Pumpengchäusc 3-weist ferner zwei Sätze von Öffnungen auf,die axiale Einlasse und axiale Auslässe bilden. Ein erster· Satz 12a, 12b und 12c ist an der Seite einer jeden Zone des Kämmens nit den Ilingzahnrad 1 angeordnet, die, wenn die Maschine als Pumpe arbeitet, v.-otei das Ritzel ö in Richtung des Pfeils A angetrieben wird, die Einlaßseite ist und der andere Satz 13a, 13b, 13c ist an Uor Seite einer jeden Käranüone angeordnet, die in diesem Fall die Förcierseite ist.

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Mit dieser Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnungen werden sogenannte Seiteneintrittscharakteristiken erzielt, die verschiedene Vorteile mit sich bringen. Wenn beispielsweise das Arbeitsmittel ein Flüssigkeits-Gas-Gomisch ist, beispielsweise Öl, welches einen gewissen Anteil Luft enthalt, so stellt die Zentrifugalkraft.sicher, daß der flüssige Arbeitsmittelgehalt durch die Zentrifugalkraft nach außen getrieben wird, um sich in die Wurzelabschnitte der Zahnzwischenräume des Rings hinein zu bewegen. Die Form der Eintrittsöffnungen ist üblicherweise derart ausgebildet und angeordnet, daß fortschreitend die Seitenfläche des Ringzahnrads vom Wurzelkreis zum Zahnscheitelkreis hin geschlossen wird und dadurch wird zum größten Teil verhindert, daß irgendwelche Flüssigkeit aus dem Ringzahnrad in die Einlaßöffnung zurückgepumpt wird. Solange als das Gasvolumen nicht das der Flüssigkeit in dem eintretenden Gemisch übersteigt, nehmen die Kitzel den größten Teil des Gasgehalts um ihren eigenen Umfang herum mit und zwar zur Auslaßöffnung hin, mit der jedes Ritzel sich in Kontakt befindet, während die Flüssigkeit durch das Ringzahnrad zur nächstenAuslaßöffnuug mitgenommen wird, die mit dem nächsten Ritzel zusammenarbeitet. Auf diese Weise nimmt jede Auslaßöffnung Gas und Flüssigkeit in vorgetrennter Weise auf und zwar durch deren Zufuhr auf verschiedenen V>egen. Ein weiterer Vorteil des Seiteneintrittsraerkmals besteht darin, daß hohe Teilkreisgeschwindigkeiten verwendet v/erden können, ohne daß ein unzulässig hoher Druckabfall an den Öffnungen auftritt. Ein Satz von Öffnungen, beispielsweise die Pumpeneinlaßöffnungen, können in einer Seitenplatte der Pumpe auf einer Seite der Zahnräder oder Ritzel kombiniert sein, während die gegenüberliegende Seitenplatte mit den einzelnen Auslaßöffnungen versehen ist. Als eine Alternative können umgekehrt einzelne Einlasse an einer Seite verwendet werden und die Auslässe können in der Seitenplatte auf der anderen Seite kombiniert sein. Die erste Alternativ«

009842/1299 entspricht BAD ORIGINAL

entspricht der Verwendung der Maschine als eine Zumeßpumpe, wobei die Drucke in den verschiedenen Förderleitungen, die mit dieser Maschine verbunden sind, voneinander verschieden sein können und wobei sich jeder Druck verändern kann, ohne den Druck in den anderen Förderleitungen zu beeinträchtigen. Die zweite AusfUhrungsform kann als Ölspül- oder -saugpumpe verwendet werden, wobei jeder Einlaß eine gleiche Strömungsmenge aufnimmt und zwar unabhängig von den Veränderungen in den Drucken in den einzelnen Spülleitungen, die zur Pumpe führen.

Die Einlaßöffnungen 12a, 12b und 12c, von denen angeommen wird, daß sie sich auf der Rückseite der Schnittebene befinden, sind in der Zeichnung als miteinander verbunden dargestellt und zwar durch Nebenkanäle 14 mit einer gemeinsamen Einlaßleitung 15, während die Auslaßöffnungen 13a, 13b und 13c, welche gestrichelt gezeigt sind, um anzuzeigen, daß sie vor der Schnittebene angeordnet sind, zu getrennten Auslaßleitungen 16a, 16b und 16c führen. Es ist klar, daß wegen derTatsache, daß alle Ritzel oder Zahnräder mit ein und demselben Ringzahnrad 1 zusammenarbeiten, die Volumen der Zahnzwisclienräume eines jeden der Ritzel oder Zahnräder 6, 7 und 8 einander gleich sind und daß die Rat« des Volumendurchsatzes für jedes dieser Ritzel gleich ist, so wie für' die drei Teile des Ringzahnrads, welche deren Kämmzone mit jedem der Ritzel verbinden. V/enn die Maschine als Pumpe in der beschriebenen Weise betätigt wird,'so wird die Flüssigkeit, die durch die Einlaßleitung 15 eintritt, gleichförmig zwischen den drei Auslässen 16a, 16b und 16c verteilt. Falls gewünscht, können jedoch zwei der Auslässe, beispielsweise 16a und 16b miteinander verbunden werden und dadurch erhält man' zwei Auslässe, nämlich die·kombinierten Auslässe 16a, 16b und den einzelnen Auslaß 16c. In diesem Fall wird die zuströmende Flüssigkeit zwischen den ersten beiden Auslässen

und .·,

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und dem letzten im Verhältnis von 2:1 verteilt. Andere Verteilungsverhältnisse können erreicht werden, wenn mehr als drei Kitzel oder Zahnräder verwendet werden und zwar durch eine geeignete Kombination ausgewählter Anzahlen von einzelnen Auslaßöffnungen. Es ist klar, daß man, anstatt einen einzelnen Einlaß und eine Anzahl von einzelnen Auslassen vorzusehen, die Anordnung umkehren kann, um eine Anzahl von einzelnen Einlassen zu kombinieren und um einen einzelnen Auslaß zur Verfugung zu haben. Dies kann in einfacher Weise so geschehen, daß man die Drehrichtung der Maschine umkehrt, indem man das Kitzel oder das Zahnrad 6 in einer Richtung entgegengesetzt zu der durch den Pfeil A gedeuteten antreibt.

Es können andere Modifikationen vorgenommen werden, die im Rahmen der Erfindung liegen, wobei man eine Anzahl von Bänken vorsieht, von denen jede ein Kingzahnrad und eine Anzahl von Kitzeln aufweist, wobei vor;/._osv,eise wenigstens die Antriebsritzel aller Bänke koaxial angeordnet sind, so daß diese auf einer gemeinsamen Achse angeordnet werden können, während die axialen Breiten und/oder, falls gewünscht, die Zahnteilungen in den verschiedenen Bänken gemäß dem volumetrischen Bedarf des gedachten Zwecks verschieden sein können und man kann nicht nur zwischen einzelnen Einlaß- oder Auslaßöffnungen ein und der gleichen Bank Verbindungen vorsehen, sondern auch zwischen ein oder mehr Einlassen oder Auslassen in einer Bank mit einem oder mehr Einlassen oder Auslässen einer oder mehrerer anderer Banken, so daß die Variationsmöglichkeit der Strömungsverhältnisse, die erzielt werden kann, ganz erheblich gesteigert wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführuiigsbeispiel sind zwei Kingzahnräder 6 und 26 drehbar in Gehäusen 3 und 23 und zwar zu beiden Seiten einer Ä.ittelplatte 20 montiert

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und sind derart ausgebildet und angeordnet, daß sie in Antriobseingriff mit den beiden Zahnrädern 6 und 26 von unterschiedlichen Durchmessern stehen· Diese beiden Ritzel 6 und 26 oder Zahnräder sind koaxial an einer gemeinsamen Welle 11 montiert, mit der sie gemeinsam angetrieben werden können. Das Gehäuse 3 ist ähnlich wie beider in Pig.l dargestellten Vorrichtung geformt und ist mit weiteren Ritzeln 7 und 8 ausgestattet, sodaß der Aufbau im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung entspricht. Die Kitzel 6, 7 und 8 arbeiten mit Einlaßöffnungen,zusammen, die über eine Leitung 14 mit einer gemeinsamen Einlaßleitung 15 in der Mittelplatte verbunden sind und auf der anderen Seite einer jeden Kämmzone mit dem Ring 1 sind Auslaßöffnungen vorgesehen, die zu getrennten Auslassen 16a, 16b und 16c führen. Die Anordnung in der anderen Gehäuseplatte 23 ist grundsätzlich ähnlich, jedoch weist das Ringzalmrad 21 einen kleineren Durchmesser auf als das Ringzahnrad 1 im Gehäuse 3 und die Ritzel 26," 27 und 28 weisen einen etwas geringeren Durchmesser auf als die Ritzel oder Zahnräder 6, 7 und 8 in der Gehäuseplatte 3, so daß die Umfangsgeschwindigkeiten der Ritzel 26, 27 und 28 des Ringzahnrads 1 kleiner sind als die der entsprechenden Elemente im Gehäuse 3. Es ist zu erkennen, daß dadurch die Drehachsen des Ringzahnrads 21 und eines jeden der Ritzel 26, 27 und 28 relativ zu den entsprechenden Achsen des Ringzahnrads 1 und der Ritzel 7 und 8 im Gehäuse 3 versetzt sind. Lediglich das Ritzel 26 ist koaxial zum ^itzel 6 im Gehäuse 3 angeordnet. Jede Kämm- oder Eingriffszone zwischen den Ritzeln 26, 27 und 28 und dem ■Ringzahnrad 21 ist ähnlich \7ie im Fall der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung auf gegenüberliegenden Seiten der Zone aus¹-gestattet und diese Einlaßöffnungen sind in ähnlicher /Weise mit einer gemeinsamen Einlaßleitung 15 in der Mittelplatte 20 verbunden. Von den Auslaßöffnungen 36a,-36b

und Ö09B4271299 ~

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und 36c ist die Auslaßöffnung 36a, die mit dem Ritzel zusammenarbeitet, mit der entsprechenden Auslaßöffnung 16a im Gehäuse 3. verbunden, während die Gehäuseöffnung 36b von der entsprechenden Gehäuseöffnung 16b getrennt ist und auch von der Gehäuseöffnung 36c getrennt sein kann oder mit dieser verbunden sein kann.

Patentansprüche

BAD

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Claims

Patentansprüche

(1.) Mehrströraungszumeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß

diese ein Ringzahnrad aufAveist, welches einen ersten gezahnten Bauteil bildet, der mit einer Anzahl von Ritzeln oder Zahnrädern zusammenarbeitet, die weitere gezahnte Bauteile bilden, die alle in der Mittelöffnung des Ringzahnrads aufgenommen sind, .daß alle diese Ritzel mit dem Ringzahnrad kämmen, ohne miteinander zu kämmen, daß ein Gehäuse vorgesehen ist, welches derart aufgebaut ist, daß ein axialer Einlaß und ein axialer Auslaß vorgesehen ist, durch den Öffnungen an den beiden Seiten der Kämmzonen eines jeden Ritzels mit dem Ringzahnrad gebildet werden, daß eine ümfangsdichtung an den Zähnen des Ringzahnrads und an den Zähnen eines jeden der Ritzel ausgebildet oder vorgesehen ist, um Druckunterschiede zwischen je zwei·Öffnungen aufbauen zu können, die nacheinander um den Umfang eines jeden gezahnten Bauteils folgen, daß Seitendichtungen in der bei' Zahnradpumpen üblichen Vieise vorgesehen sind, um eine unerwünschte Verbindung zwischen Öffnungen längs der Endseiten der gezahnten Bauteile zu verhindern, daß alle öffnungen auf entsprechenden Seiten einer jeden Kämmzone derart angeordnet sind, daß sie miteinander in Verbindung stehen, während die komplementären Öffnungen an der anderen Seite voneinander getrennt sind, derart, daß diese.Öffnungen einzeln angeschlossen sind oder in einer Anzahl von getrennten Gruppen miteinander verbunden sind.
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringzahnrad frei drehbar im Gehäuse der Maschine montiert ist, daß eines der Ritzel mit einer Antriebswelle ausgerüstet ist, um von einem äußeren Antrieb angetrieben zu werden, wenn die Maschine als Pumpe arbeitet und um ein Drehmoment nach außen von diesem Ritzel aus zu übertragen, wenn die Maschine als Motor arbeitet.

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Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Bänken aus Jcingzahnrädern und Ritzeln vorgesehen ist, die parallele Achsen haben und daß wenigstens ein Kitzel einer jeden Bank koaxial zu einem Ritzel der anderen Bank angeordnet ist.

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