DE2249952A1

DE2249952A1 - Zahnradmaschine

Info

Publication number: DE2249952A1
Application number: DE19722249952
Authority: DE
Inventors: Christof Zippel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1974-05-09
Also published as: FR2203443A5; IT994772B; DE2249952C3; DE2249952B2; GB1442778A

Description

22Λ9952

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ZÄHNRÄDFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft
Friedrichshafen

Zahnradmas chine

Die Erfindung betrifft eine Zahnradmaschine, beispielsweise Zahnradpumpe mit im Eingriff stehenden Rotoren mit Evolventenverzahnung, die Flankenspiel und einen Profilüberdeckungsgrad ε größer als 1,0 besitzt, mit einem die Rotoren aufnehmenden geteilten Gehäuse, und im Gehäuse außerhalb des ■ Eingriffsgebietes der Rotoren vorhandener Druck- und Niederdruck ζ one.

Wie bekannt, führt bei diesen Zahnradmaschinen eine Quetschung des Fluids im Eingriffsgebiet der Rotorenverzahnung zu einem erhöhten - nicht erwünschten - Laufgeräusch wie zu einer hohen Belastung von Bauteilen dieser Maschinen« Die in der Praxis angewendeten Maßnahmen zur Verhinderung dieser Quetschung des Fluids und damit sur Verbesserung, 3. h. Verminderung, des Laufgeräusches, des Wirkungsgrades und der Lebensdauer der Zahnradmaschine sind fertigungstechBisch meist

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sehr aufwendig und teilweise von unbefriedigender Wirkung, da sie die ihnen zugedachte Funktion nicht oder nur auf Kosten des volumetrischen Wirkungsgrades erfüllen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch einfache und preiswert herzustellende Einrichtung zur Verhinderung der Quetschung des Fluids im Eingriffsgebiet der Zahnradmaschinen-Rotoren zu schaffen, die weitgehend frei ist von nachteiligen Nebenwirkungen und keine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades der Zahnradrnaschine zur Folge hat.

Die Erfindung besteht darin, dafi die Niederdruckzone bzw. die Druckzone eine solche Lage bezüglich dex* Eingriffstrecke "g" der Rotorenverzahnung einnimmt, daß folgende Gleichung erfüllt ist:

*g

.. ₀ - 1,0

Hierin ist t die Grundkreisteilung der Rotorenverzahnung. V und W sind die Strecken, um die die Niederdruckzone bzw. die Druckzone in die Eingriffsstrecke hineinragt. Durch Einsetzen von

in die obige Gleichung erhält man

g - (V + W) » t 409819/0409

V +■ W
Ist die linke Seite ε ~ —£ obiger Gleichung

größer als 1,0, so erfolgt eine Quetschung des Fluids, Dagegen tritt kein Kurzschluß zwischen Druck- und Niederdruckzone der Maschine auf.

Ist obiger Ausdruck kleiner als 1,0 so tritt keine Quetschung des Fluids ein. Dagegen werden Druck- und Niederdruckseite der Maschine kurzzeitig miteinander verbunden. ' · .

Bei Erfüllung obiger Gleichung gemäß der Erfindung werden sowohl Quetschung des Fluids wie auch Kurzschluß zwischen Druck- und Niederdruckseite der Maschine vermieden.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind in den Stirnwänden des Gehäuses ein oder mehrere in bezug^ auf die Eingriffsstrecke genau fixierte kreisförmige Sacklöcher vorhanden, welche mit an sich bekannten in den Gehäuseteilen vorhandenen Druck- bzw. Niederdrucktaschen hydraulisch verbunden sind.

Derartige Sacklöcher, die vorzugsweise durch Bohren hergestellt werden, können bezüglich ihrer Lage zur Eingriffsstrecke der Rotorenverzahnung wesentlich genauer angebracht werden als die im Gehäuse eingegossenen Taschen. Infolgedessen

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lassen sich die Strecken V und W sehr eng tolerieren, so daß obige Gleichung sehr genau eingehalten werden kann.

Zur Erzielung mäßiger Fließgeschwindigkeiten des Fluids und guter Füllungsgrade empfiehlt es sich, das Sackloch möglichst groß im Durchmesser zu gestalten und somit mit mindestens einem Fußkreis der Rotorverzahnung tangieren zu lassen..

Die Zeichnung gibt mehrere Ausführungsformen von Zahnradmaschinen nach der Erfindung wieder. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Zahnradmaschine mit außenverzahnten Rotoren und einem den Fußkreis des einen Rotors berührenden Sackloch auf der Druckseite der Maschine;

Fig. 2 eine ähnliche Maschine mit einem die Fußkreise beider Rotoren berührenden Sackloch auf der Druckseite der Maschine;

Fig. 3 eine ähnliche Maschine mit einem, den Fußkreis des einen Rotors berührenden Sackloch auf der Niederdruckseite der Maschine;

Fig. 4 eine ähnliche Maschine mit je einem, die Fußkreise beider Rotoren berührenden kreisförmigen Sackloch

auf der Druck- und Niederdruckseite der Maschine; 409819/0409

Fig« 5 eine Zahnradinas chine mit Ättßenver zahnung des einen Rotors und Innenverzahnung des anderen Rotors (z. B. Innenzahnradpumpe) und je einem, die Fußkreise beider Rotoren berührenden kreisförmigen Sackloch auf der Druck- und Niederdruckseite.

In Fig. 1 bedeuten M₁ und M₂ die Achsen der beiden Rotoren 1 und 2 einer Zahnradpumpe. M, M_? ist gleich dem Achsabstand "a". Mit r , und r _ sind die Radien der Grundkreise, mit r_fl und r_f2 die entsprechenden Fußkreisradien, und mit r, . und r, 2 die Kopfkreisradien der Rotoren-Evolventenverzahnung bezeichnet. Die gemeinsame Tangente in den Punkten B und C an die Grundkreise ist die Eingriffslinie. Der Abschnitt ED der Eingriffslinie zwischen den Kopfkreisen ist die Eingriffsstrecke "g". Die Eingriffslinie schneidet die Gerade M M₂ im Wälzpunkt F der Verzahnung. Zwischen den beiden Fußkreisen und zu beiden Seiten des Wälzpunktes sind Taschen 3 und 4 in das nicht gezeichnete Gehäuse der Pumpe eingebracht. Unter Annahme einer Drehung des treibenden Rotors 1 um die Achse M im Sinne des Pfeils ist 3 die Niederdrucktasche und 4 die Drucktasche. Tasche 3 steht mit der nicht gezeichneten Niederdruckleitung* Tasche mit der nicht gezeichneten Druckleitung der Maschine in Verbindung.

Es ist 5 ein Sackloch in einem oder beiden Gehäuseteilen_y welches den Fußkreis mit dem Radius r_fl berührt» Das Sackloch hat hydraulische Verbindung mit· der Drucktasche 4» Es ist in bezug

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auf die Eingriffsstrecke "g" so gelegen, daß es diese im Punkt G schneidet. Der Punkt G liegt im Abstand t vom Ende E der Eingriffsstrecke. Der Querschnitt des Sackloches ragt also um die Strecke GD = W in die Eingriffsstrecke hinein. Die Strecke V ist null. Nach der Erfindung ist dann

W = g - t
g.

Die Taschen 3 und 4 sind üblicherweise in das Pumpengehäuse eingegossen und von unregelmäßiger Form. Sie bilden daher mit der Eingriffslinie keinen genau definierten Schnittpunkt und die Bedingung gemäß der Erfindung wird nicht genügend genau erfüllt.

Das Sackloch 5 wird vorzugsweise durch Bohren eingebracht, hat daher ausreichend scharfe Kanten und bildet mit der Eingriffsstrecke einen genau definierten Schnittpunkt G.

In Fig. 1 sind die beiden Rotoren 1 und 2 in einer Stellung gezeichnet, in welcher der Eingriffspunkt zweier Flanken IA und 2A mit dem Punkt G zusammenfällt. In einer vorangehenden Eingriff sstellung hatte der schraffiert gezeichnete ölraum 6 zwischen den Rotorzähnen Verbindung mit dem Sackloch 5 und dadurch mit der Drucktasche 4. Im Moment des Eingriffs im Punkt G wird diese Verbindung unterbrochen. Zu gleicher Zeit ist der ölraum 6 auch bei dem Eingriffspunkt E geschlossen. Da hier die Eingriffsstrecke g endet, treten die Zahnflanken IB und 2B

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kurz danach außer Eingriff und der ölraum 6 öffnet sich zur Niederdruckseite hin, Es kann also keine Quetschung des Öls im geschlossenen Raum 6 auftreten.

Der Mittelpunkt M des Sackloches 5 liegt vorzugsweise auf der Eingriffslinie BC. Geringe Abweichungen des Mittelpunktes M ergeben nur einen geringen Lagefehler des Punktes G.

Um die Pließgeschwindigkeiten in den Gehäusetaschen klein zu halten und gute Füllungsgrade zu erzielen, empfiehlt es sich die Saeklöcher mit großem Durchmesser auszuführen»

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Sackloch 7 mit dem Mittelpunkt M. Das Sackloch berührte beide Fußkreise r^ und r^^ und geht ebenfalls durch den Punkt G. Es hat einen größtmöglichen Durchmesser und steht in hydraulischer Verbindung mit der Drucktasche 4.1.

Fig.. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. M und M₀ sind die Mittelpunkte der gleichen Rotoren 1 und 2 wie in Fig. l und 2 dargestellt. Es ist ED die Eingriffstrecke g mit dem Punkt H im Abstand t vom Endpunkt D der Eingriffsstrecke. Es ist ein Sackloch 8 vorgesehen mit dem Mittelpunkt M, welches durch den Punkt H geht und den Fußkreis r_f2 des Rotors 2 berührt. Es hat hydraulische Verbindung mit der Nieder-

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drucktasche 3.2. Das Sackloch ragt um die Strecke EH = V in die Eingriffsstrecke ED hinein. Die Strecke W ist null. Dann ist die Bedingung erfüllt;

V = g - t_g

Fig. 4 zeigt die Mittelpunkte M und M₉ der beiden außenverzahnten Rotoren, von denen der eine im Sinne des Pfeiles um den Mittelpunkt M dreht und den zweiten Rotor antreibt. Die Eingrifffslinie ist BC. Sie schneidet die beiden Kopfkreise der Rotorverzahnung in den Punkten E und D, den Endpunkten der Eingriffsstrecke ED. Je ein Sackloch 9 bzw, IQ berührt die beiden Fußkreise mit Radien r_f, und r_f2 und schneidet die Eingriffsstrecke in den Punkten G bzw» H wobei die Strecken EH = V und DG = VJ so bemessen sind, daß

V + W = g - t

Fig. 5 zeigt di^ Hauptverzahnungsgrößen eines außenverzahnten Pumpenrotors 1 mit der Drehachse W. und eines innenverzahnten Pumpenrotors 2 mit der Drehachse M^* welcher mit dem Pumpenrotor 1 im Eingriff ist und durch diesen im Sinne des Pfeiles angetrieben wird. Die gemeinsame Tangente an die beiden Verzahnungsgrundkreise r und r „ In den Punkten

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G und B ist die Eingriffslinie. Auf dieser teilen die beiden Kopfkreise r und r, in den beiden Punkten D und E die Eingriffsstrecke g ab. Es ist F der Wälzpunkt der Rotorenverzahnungen. Die beiden Strecken MC und MLB bilden mit der Geraden M M₂ den Winkel oisb = Betriebseingriffswinkel der Evolventenverzahnung im Stirnschnitt.

Es sind zv/ei Sacklöcher 11 und 12 im nicht gezeichneten Pumpengehäuse eingebracht, welche beide Fußkreise r_f und r-.^ berühren und mit einer Nieder druck tasche bzw. mit einer Drucktasche 4.4 verbunden sind. Das niederdruckseitige Sackloch 11 teilt auf der Eingriffsstrecke einen Betrag-V und das druckseitige Sackloch 12 einen Betrag W ab. Die Beträge V und W sind so bemessen, daß die oben angegebene Beziehung gilt.

g -' (V + W) ='t

Die jeweils in Stirnansicht gezeichneten Sacklöcher können ebenso wie die Druck- und Niederdrucktaschen auf einer öder auf beiden Stirnseiten der Zahnrotoren eingebracht sein. Sie liegen dann in dem einen oder in beiden Teilen des getrennten Maschinengehäuses.

3.10.1972

T-PA a-we Akte 5110

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Claims

Patentansprüche

1. Zahnradmaschine, insbesondere Zahnradpumpe mit im Eingriff stehenden Rotoren mit Evolvontenverzahnung, die Flankenspiel und einen Provilüberdeckungsgrad e_D größer als 1,0 aufweist, mit einem die Rotoren aufnehmenden geteilten Gehäuse, und im Gehäuse außerhalb des Eingriffsgebietes der Rotoren vorhandener Druckzone und Niederdruckzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- bzw. Niederdruckzone eine solche Lage zur Eingriffsstrecke "g" der Verzahnung einnimmt, daß folgende Gleichung erfüllt ist:

e_p- - (V + W) t = 1,0 - y

worin t die Grundkreisteilung der Rotorenverzahnung, und V und W die Strecken sind, um welche die Druck- bzw. Niederdruckzone in die Eingriffsstrecke "g" der Rotorenverzahnung hineinragt.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stirnseiten des Gehäuses ein oder mehrere in bezug auf die Eingriffsstrecke genau fixierte kreisförmige Sacklöcher vorhanden sind, welche mit der Druck- bzw. Niederdruckzone hydraulisch verbunden sind.

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3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1 und 2, mit in den Stirnseiten der Gehäuseteile eingegossenen Druck- bzw. Niederdrucktaschen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere kreisförmige Sacklöcher (5, 7, 8, 9, 10, 11, 12) vorhanden sind, die mit den Taschen (4, 4.1,. 3.2,. 3.3, 4.3, 3.4, 4.4) hydraulisch verbunden sind.

4. Zahnradmaschine .nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher mindestens einen der Fußkreise der Rotorenverzahnung berühren.

3.1O.1972

T-PA a-we Akte 5110

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