DE2219398A1

DE2219398A1 - INTERNAL GEAR MACHINE WITH FILLING PIECE

Info

Publication number: DE2219398A1
Application number: DE19722219398
Authority: DE
Inventors: Eduard Andres; Johann Schneider; Peter Dr Ing Wuesthof
Original assignee: Hydromatik GmbH
Current assignee: Hydromatik GmbH
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1973-10-31

Description

Innenzahnradmaschine mit Füllstück Die Erfindung bezieht sich auf eine Innenzahnradmaschine mit einem angetriebenen oder abtreibenden außenverzahnten Ritzel und einem mitlaufenden innenverzahnten Hohlrad, das sich einerseits an dem Ritzel und andererseits an einem zwischen Ritzel und Hohlrad angeordneten, mit dem Gehäuse fest verbundenen sichelförmigen Füllstück abstützt. Internal gear machine with filler piece The invention relates to an internal gear machine with a driven or driven external toothed Pinion and a revolving internally toothed ring gear, which is on the one hand Pinion and on the other hand arranged between the pinion and ring gear, with the Housing firmly connected sickle-shaped filler piece.

An das Füllstück einer derartigen Innenzahnradmaschine werden besonders hohe Anforderungen gestellt, da es sowohl zumindest das Hohlrad abstützen muß als auch die radiale Abdichtung des Druckraumes der Maschine vom Saugraum der Maschine zwischen den Zahnköpfen des Ritzels einerseits und den Zahnköpfen des Hohlrades andererseits bei allen Betriebszuständen gewährleisten muß. Im allgemeinen erstreckt sich der zum Abdichten des Druck und Saugraumes dienende Teil des Füllstückes über etwa 1,5 Zahnteilungen im Bereich beiderseits der Sichelspitze des sichelförmigen BEllstückes.At the filler piece of such an internal gear machine are special made high demands, since it must support both at least the ring gear as also the radial sealing of the pressure chamber of the machine from the suction chamber of the machine between the tooth tips of the pinion on the one hand and the tooth tips of the ring gear on the other hand must guarantee in all operating conditions. Generally extends the part of the filler piece that serves to seal the pressure and suction space overlaps about 1.5 tooth pitches in the area on both sides of the sickle tip of the sickle-shaped BEllstückes.

Der zum Abdichten dienende Teil des Füllstückes ist daher erfahrungsgemäss außerordentlich hohem Verschleiß ausgesetzt, so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Maschine, insbesondere bei den heute verlangten hohen Arbeitsdrücken, bei längerer Betriebsdauer stark nachläßt. Bekannte Zahnradmaschinen mit einem starrren, gehäusefesten Füllstück sind nicht verschleißausgleichend. Die Druckräume können nicht beliebig angeordnet werden und die Anforderungen an die genaue Fertigung des Füllstückes sind sehr hoch.The part of the filler piece which is used for sealing is therefore based on experience exposed to extremely high wear, so that the volumetric efficiency of the machine, especially at the high working pressures required today, for longer periods of time Operating time decreases sharply. Known gear machines with a rigid, fixed to the housing Filler pieces do not compensate for wear. The pressure rooms can not be arbitrary are arranged and the requirements for the precise manufacture of the filler piece are very high.

Um die Dichtwirkung zu erhalten und den Verschleiß zu vermindern, sind Innenzahnradmaschinen mit einem beweglich gelagerten, d.h. schwenlrbaren oder verschieblichen Füllstück bekannt geworden. Bei beweglich gelagertem Füllstück muß jedoch für eine anderweitige entsprechend genaue Abstützung des Hohlrades gesorgt werden und der Verschleiß zwischen dem zum Abdichten dienenden Teil des Füllstückes und den daran anlaufenden Zahnköpfen ist nicht beseitigt, da das Füllstück den druckbedingten Relativbewegungen der Zahnräder zwar folgen kann, jedoch weiterhin Reibung zwischen Zahnköpfen und abdichtendem Teil des Füllstückes gegeben ist. Außerdem haben Maschinen mit beweglich gelagertem Füllstück den Nachteil, daß sie nicht beliebig für Rechts- und Linkslauf und auch nicht für Pumpen- und Motorbetrieb geeignet sind.To maintain the sealing effect and reduce wear, are internal gear machines with a movably mounted, i.e. pivotable or movable filler piece become known. If the filler piece is movably mounted, however, a different, correspondingly precise support of the ring gear is provided and the wear between the sealing part of the filler piece and the tooth tips approaching it is not eliminated, since the filler piece is the pressure-related Relative movements of the gears can follow, but there is still friction between Tooth heads and sealing part of the filler piece is given. Also have machines with movably mounted filler piece has the disadvantage that it cannot be used arbitrarily for right and anti-clockwise rotation and are also not suitable for pump and motor operation.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Maschine der eingangs genannten Art die Dichtwirkung zwischen Ritzel und Fullstück ohne Verschleiß genau einstellen zu können, wobei die Benutzbarkeit der Maschine für Rechts- und Linkslauf wie auch für Pumpen- und Motorbetrieb erhalten bleibt.The object of the invention is, in a machine of the type mentioned at the beginning Type precisely set the sealing effect between pinion and filler piece without wear to be able to, whereby the usability of the machine for right and left rotation as well for pump and motor operation is retained.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Innenzahnradmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß zumindest der zum Abdichten des Druck und Saugraumes dienende Teil des iUilstückes unter Ausnutzung der Elastizität des Füllstückwerkstoffes derart elastisch verformbar ist, daß sich der Dichtspalt zwischen dem Füllstück und den Zahnköpfen des Ritzes mit wachsendem Arbeitsdruck der Maschine verkleinert, wobei die den Druck und Saugraum abgrenzenden Druck sehnen über Ritzel und Hohlrad nach Richtung und Größe so zueinander gelegt sind, daß die Lage der daraus resultierenden, sich über das Füllstück erstreckenden Drucksehne mit der dazugehörenden Kraft die gewünschte Verformung des Füllstückes und Einstellung des Dichtspaltes erzeugt.To solve this problem, the suggested that at least the type mentioned for sealing the pressure and suction chamber serving part of the iUilstückes by utilizing the elasticity of the filler material is elastically deformable in such a way that the sealing gap between the filler piece and the tooth tips of the scratch with increasing working pressure the machine is reduced in size, with the pressure delimiting the pressure and suction chamber longing Are placed on the pinion and ring gear according to direction and size to each other that the Position of the resulting pressure tendon extending over the filler piece with the associated force, the desired deformation of the filler piece and setting of the sealing gap generated.

Die radiale Abdichtung der Druckräume wird somit durch eine gewisse Elastizität des mit dem Gehäuse fest verbundenen Füllstückes erreicht, indem durch-eine gezielte Einwirkung der Druckkräfte diese Elastizität so ausgenutzt wird, daß sich der zur Dichtung der Radialspalten dienende Teil des Füllstückes stets den Zahnkbpfen des Ritzels nähert, ohne diese jedoch zu beruhren. Bei Zahnradmaschinen mit festem Füllstück wird sich der konstrdktiv vorgegebene Dichtspalt mit zunehmender Laufzeit vergrössern. Der Erfindungsvorschlag gibt die Möglichkeit der genauen Einstellung des Dichtspaltes zwischen Ritzel und Füllstück bei jedem Betriebszustand, d.h. Arbeitsdruck der Maschine, ohne daß in irgendeinem Betriebszustand ein Berührten zwischen Füllstück und Zahnköpfen des Ritzels erfolgt.The radial sealing of the pressure chambers is thus achieved by a certain Elasticity of the filler piece firmly connected to the housing is achieved by a targeted action of the pressure forces this elasticity is exploited so that the part of the filler piece that serves to seal the radial gaps is always the toothed pin of the pinion without touching it. For gear machines with fixed The sealing gap, which is predetermined by design, becomes a filler piece with increasing running time enlarge. The invention proposal gives the possibility of precise adjustment of the sealing gap between pinion and filler piece in every operating condition, i.e. working pressure of the machine without any contact between the filler pieces in any operating state and tooth tips of the pinion takes place.

Zwar sind bereits Zahnradmaschinen mit elastischen, beispielsweise federnd ausgebildeten, beweglichen Füllstücken bekannt geworden. Auch sind bereits bewegliche Füllstücke mit einer inneren Vorspannung, die durch den an die Innenseite des Füllstückes geleiteten Betriebsdruck aufgebracht wird, bekannt geworden. All diese Füllstücke liegen jedoch verschleißerzeugend an den Zahnköpfen an. Auch haben sie weiterhin die oben erwähnten Nachteile beweglicher Füllstücke.Although gear machines are already with elastic, for example resiliently designed, movable filler pieces become known. Also are already movable filler pieces with an internal preload, which is caused by the to the inside of the filler-directed operating pressure is applied, has become known. Alles these filler pieces lie however, it causes wear on the tooth tips at. They also still have the disadvantages of moving filler pieces mentioned above.

Das mit dem Gehäuse fest verbundene, aber erfindungsgemäss dennoch in genau vorgegebener Weise elastisch verformbare Füllstück hat folgende Vorteile: Mit zunehmendem Druck wird der Radialspalt zwischen Püllstück und Ritzel im Dichtbereich verkleinert, so daß auch beim zulässigen maximalen Arbeitsdruck der Maschine ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad erhalten bleibt. Durch die berührungslose Dichtung zwischen Füllstück und Ritzel entsteht kein Verschleiß. Die Maschine kann im Rechts- und Linkslauf wie auch als Pumpe oder Motor betrieben werden.That is firmly connected to the housing, but nevertheless according to the invention The filler piece, which is elastically deformable in a precisely specified manner, has the following advantages: As the pressure increases, the radial gap between the filler piece and the pinion becomes in the sealing area reduced, so that even at the maximum permissible working pressure of the machine high volumetric efficiency is maintained. Thanks to the contactless seal There is no wear between the filler piece and the pinion. The machine can be operated and counter-clockwise rotation as well as a pump or motor.

Die Druck und Saugräume der Maschine können nach zwei bekannten Prinzipien in der Maschine verteilt sein, ohne die Anwendbarkeit des Erfindungsvorschlages zu beeinträchtigen. Entweder der Druckraum kann in der Maschine auf einen kleinen Raum begrenzt bleiben, während die wesentlichen Teile der Zahnräder im Saugraum laufen, oder der Druck raum wird im wesentlichen über den ganzen Innenraum der Maschine ausgedehnt und lediglich ein kleiner Saugraum abgegrenzt. Je nachdem, welches Prinzip bei der Innenzah radpumpe vorliegt, sind lediglich die Drucksehnen über Ritzel und Hohlrad entsprechend so zu legen, daß die Druck sehnen über dem Füllstück eine Richtung erhält, daß die gewünschte Kraft auf das Füllstück ausgeübt wird.The pressure and suction chambers of the machine can be based on two known principles be distributed in the machine without the applicability of the inventive proposal to affect. Either the pressure space in the machine can be small Space remain limited, while the essential parts of the gears in the suction chamber run, or the pressure space is essentially over the entire interior of the machine extended and only delimited a small suction space. Depending on which principle in the case of the internal gear pump, only the pressure tendons over pinion and To put the ring gear accordingly so that the pressure tend to move in one direction over the filler piece receives that the desired force is exerted on the filler piece.

In zweckmässiger Ausbildung der Erfindung sind in dem zum Abdichten dienenden Teil des Füllstückes die Elastizität beeinflussende Materialaussparungen vorgesehen. Dadurch ist die Proportionalität zwischen der auf das Füllstück ausgeübten Kraft, die vom Druck in der Pumpe abhängt, und dem Verformungsweg, d.h. die Grösse des Dichtspaltes zwischen Füllstück und Zahnköpfen des Ritzels, genau einstellbar.In an expedient embodiment of the invention are in the for sealing serving part of the filler the elasticity influencing material recesses intended. This is the proportionality between the The force exerted by the filler piece, which depends on the pressure in the pump and the deformation path, i.e. the size of the sealing gap between the filler piece and the tooth tips of the pinion, precisely adjustable.

An die Fertigungsgenauigkeit des Füllstückes werden keine hohen Ansprüche gestellt.There are no high demands on the manufacturing accuracy of the filler piece posed.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine im DruckraumlauSende Innenzahnradmaschine mit den auf Ritzel, Hohlrad und Füllstück wirkenden Kräften; Fig. 2 eine vergrösserte, die Bewegung des Füllstückes veranschaulichende Darstellung; Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer im wesentlichen im Saugraum laufenden Maschine; Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der Maschine nach Fig. 3; und 6 Fig. 5/eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit einem Füllstück mit Aussparungen.Embodiments of the invention are described below with reference to Drawings explained. They show: FIG. 1 schematically an internal gear machine running in the pressure chamber with the forces acting on the pinion, ring gear and filler piece; Fig. 2 is an enlarged, the movement of the filler piece illustrative representation; Fig. 3 one of the Fig. 1 corresponding representation of a machine running essentially in the suction chamber; FIG. 4 shows an illustration of the machine according to FIG. 3 corresponding to FIG. 2; and 6 FIG. 5 / a representation corresponding to FIG. 2 with a filler piece with recesses.

Bei den verschiedenen Ausführungsformen sind gleiche Teile und Kräfte jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The parts and forces are the same in the various embodiments each provided with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Ausführung der Zahnradmaschine, bei der der überwiegende Teil der Maschine unter Druck steht (punktierte Flächen) und nur ein kleiner praktisch druckloser Saugraum abgegrenzt wird. Auf das in Richtung w umlaufende Ritzel 1 wirken die senkrecht auf der Drucksehne SR stehende druckabhängige Kraft PR und die ebenfalls druckabhängige Zahnstützkraft -AS die von dem Hohlrad 2 auf das Ritzel 1 ausgeübt wird. Aus der Grösse beider Kräfte ergibt sichodie Grösse und Richtung der Ritzellagerkraft PB , die durch zwei hier nicht gezeichnete Lager aufgenommen wird. Die Drucksehne SF über das mit Stiften 4 fest mit dem Gehäuse 6 verbundene Füllstück 3 ist so gelegt, daß die auf die Druck sehne SF senkrecht stehende druckabhängige Kraft PB den zur Dichtung und Umsteuerung dienenden Teil des Füllstückes 3 elastisch gegen die Zahnköpfe des Ritzels 1 schiebt, ohne daß das Füllstück die Zahnköpfe des Ritzels berührt. Dieser Vorgang ist noch einmal zur Verdeutlichung in Fig. 2 wiedergegeben. Der zwischen Füllstück 3 und Ritzel 1 vorhandene Radialspalt 7 im Dicht- und Umsteuerbereich wird umso kleiner, je mehr der Druck ansteigt.Fig. 1 shows a section through an embodiment according to the invention the gear machine, where most of the machine is under pressure (dotted areas) and only a small, practically pressureless suction chamber is delimited. They act vertically on the pinion 1 rotating in the direction w The pressure-dependent force PR and the pressure-dependent force on the pressure tendon SR Tooth support force -AS which is exerted by the ring gear 2 on the pinion 1. From the The size of both forces results from the size and direction of the pinion bearing force PB , which is taken up by two bearings not shown here. The pressure tendon SF The filler piece 3, which is firmly connected to the housing 6 with pins 4, is placed in such a way that that the pressure-dependent force PB perpendicular to the pressure tendon SF leads to the Sealing and reversing serving part of the filler piece 3 resiliently against the tooth tips of the pinion 1 pushes without the filler touching the tooth tips of the pinion. This process is shown again in FIG. 2 for the sake of clarity. The between Filler 3 and pinion 1 existing radial gap 7 in the sealing and reversing area becomes smaller, the more the pressure increases.

Das Festlegen der Drucksehne Q nach Größe und Richtung erfolgt durch Größe und Richtung der Drucksehne SR über dem Ritzel und der Drucksehne 5H über dem Hohlrad und ihre Lage zueinander. Fig. 1 zeigt, daß durch die Drucksehne SH eine druckabhängige Kraft 9 auf das Hohlrad 2 ausgeübt wird. Um die Auflagerkräfte und Verformungen des Hohlrades 2 klein zu halten, ist es erforderlich, die Kraft bis auf eine Restkraft zu kompensieren. Dies geschieht mit Hilfe eines Entlastungskörpers 5, dessen Arbeitsweise als bekannt vorausgesetzt werden kann. Der Entlastungskörper ist so angebracht, daß sich die Kraft PH und die Kompensationskraft r5 möglichst ohne zusätzlich entstehende Momente, die das Hohlrad verformen können, gegenüberstehen. Die verbleibende Restkraft drückt das Hohlrad 2 einerseits gegen die Zahnflanken des Ritzels 1 (Kraft A) und andererseits gegen das Füllstück 3 (Kraft P), wodurch der Radialspalt zwischen den Zahnköpfen des Hohlrades 2 und dem dichtenden und zur Umsteuerung dienenden Teil des Füllstückes 3 geschlossen wird. Das Füllstück 3 dient also als Auflager für das Hohlrad 2, wobei es die Kraft rz aufzunehmen hat. Die Kraft Fz ist klein gegenüber der Kraft PB, so daß die Verkleinerung des Spaltes 7 im wesentlichen durch die Kraft PF bewirkt wird.The size and direction of the pressure chord Q is determined by The size and direction of the compression chord SR above the pinion and the compression chord 5H above the ring gear and their position to each other. Fig. 1 shows that the compression tendon SH a pressure-dependent force 9 is exerted on the ring gear 2. To the support forces and to keep deformations of the ring gear 2 small, it is necessary to increase the force to compensate for a residual force. This is done with the help of a relief body 5, whose mode of operation can be assumed to be known. The relief body is attached so that the force PH and the compensation force r5 are as close as possible without any additional moments that can deform the ring gear. the the remaining residual force presses the ring gear 2 on the one hand against it the tooth flanks of the pinion 1 (force A) and on the other hand against the filler piece 3 (force P), whereby the radial gap between the tooth tips of the ring gear 2 and the sealing and the part of the filler piece 3 serving for reversing is closed. The filler piece 3 thus serves as a support for the ring gear 2, whereby it has to absorb the force rz. The force Fz is small compared to the force PB, so that the narrowing of the gap 7 is caused essentially by the force PF.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine ähnliche Ausführung der Zahnradmaschine wie in Sigo 1, bei der jedoch der überwiegende Teil der Maschine nicht unter Druck steht, sondern nur ein kleiner Druckraum vorhanden ist (punktierte Flächen).Fig. 3 shows a section through a similar embodiment of the gear machine as in Sigo 1, but where most of the machine is not under pressure there is only a small pressure space (dotted areas).

Die Wirkungsweise entspricht der Beschreibung unter Fig. 1 bzw. 2, mit dem Unterschied, dass die Richtung der kräfte entsprechend der Druckverteilung in der Maschine anders verläuft. Aber auch hier bewirkt die bewusst in Richtung und Grösse angepaßte dnckabhängige Kraft Pg, daß sich der zum Dichten und Umsteuern dienende Teil des Füllstückes 3 elastisch den Zahnköpfen des Ritzels 1 nähert und den Radialspalt 7 verkleinert. Dieser Vorgang ist zur Verdeutlichung in Fig. 4 nochmals wiedergegeben.The mode of operation corresponds to the description under Fig. 1 or 2, with the difference that the direction of the forces corresponds to the pressure distribution is different in the machine. But here, too, it deliberately works in the direction of and size adjusted pressure-dependent force Pg that the for sealing and reversing serving part of the filler 3 elastically approaches the tooth tips of the pinion 1 and the radial gap 7 is reduced. This process is shown again in FIG. 4 for clarity reproduced.

In der Fig. 5 und 6 sind im Füllstück 3 zur Einstellung von dessen Elastizität Aussparungen 8 vorgesehen. Durch Form und Grösse dieser Aussparungen kann unter Berücksichtigung von Grösse und Richtung der Kraft FF die gewünschte Bewegung des Bülltückes 3 und damit Verkleinerung des Dichtspaltes 7 genau eingestellt werden.5 and 6 are in the filler 3 to adjust the Elasticity recesses 8 provided. By the shape and size of these recesses can, taking into account the magnitude and direction of the force FF, the desired Movement of the Bülltückes 3 and thus the reduction of the sealing gap 7 precisely adjusted will.

Anspruche: Expectations:

Claims

Ansi:> rüche 2 internal gear machine with a driven or abrasive externally toothed pinion and a revolving internally toothed ring gear, on the one hand on the pinion and on the other hand on one between the pinion and Ring gear arranged, with the housing firmly connected sickle-shaped filler piece supported, characterized in that at least the one for sealing the pressure and Part of the filler piece (3) serving the suction chamber, taking advantage of the elasticity of the Filler material is elastically deformable in such a way that the sealing gap (7) between the filler piece (3) and the tooth tips of the pinion (1) with increasing working pressure the machine is reduced in size, the pressure tendons delimiting the pressure and suction spaces (S; 5H> placed over the pinion (1) and ring gear (2) according to direction and size are that the position of the resulting, extending over the filler piece (3) Compression tendon (S) with the associated force (PF) the desired deformation of the filler piece (3) and adjustment of the sealing gap (7) generated.

2. Mesh according to claim 1, characterized in that in the for Sealing serving part of the filler piece (3) the elasticity influencing material recesses (8) are provided.

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