DE2318753A1

DE2318753A1 - Zahnradmaschine

Info

Publication number: DE2318753A1
Application number: DE19732318753
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Eisenmann; Hermann Haerle; Kurt Sickinger
Original assignee: FUERSTLICH HOHENZOLLERNSCHE HUETTENVERWALTUNG LAUCHERTHAL; HOHENZOLLERN HUETTENVERWALT
Current assignee: Haerle Hermann Eisenmann Siegfried Dipl-Ing
Priority date: 1973-04-13
Filing date: 1973-04-13
Publication date: 1974-10-24
Also published as: ES424792A1; PL93567B1; BE813035A; SE7710539L; FR2225615B1; DK133994B; CA995062A; IT1009785B; NL178898B; JPS5463411A; ATA299474A; GB1438917A; DK133994C; JPS5048353A; NL178898C; FR2225615A1; JPS5463409A; JPS5619479B2; NL7404623A; SE437404B

Description

DR. BERG DIPL.-1NG. STAPF

PATEMTANyXLTK • MÜNCHEN SO. MAUEKKIRCHOOtR. 4» 2318753

Anwaltsakte 23 7^3 .13. fit*»

Fürstlich Hohenzollernsche Hüttenverwaltung Laucherthal Laucherthal / Hohenzollern

"Z ahnradraas chine"

Die Erfindung betrifft eine Zahnradmaschine (Zahnradpumpe oder Zahnradmotor) mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten innen verzahnten Hohlrad, das höchstens fünfzehn Zähne aufweist, einem mit dem Hohlrad kämmenden außen verzahnten Ritzel, und mit einem den der Stelle tiefsten Zahneingriffs gegenüberliegenden freien Raum zwischen den Kopfkreisen des Ritzels und des Hohlrades auf dem überwiegenden Teil seiner Länge ausfüllenden angenähert halbmondförmigen Füllstück, das ritzelseitig von der Kopfkreiszylinderfläche des Ritzels und hohlradseitig von der Kopfkreiszylinderfläche des Hohlrades begrenzt ist, und an welchem

VI/d - 2 -

409843/0172

(0611) 9tCn W7D43 983310 TalagramiM! BEKQSTAPFPATENT MOndiM TELEX 05 » 5M ta» d Booki kyariidM Varainbank MOmJm* 45310· ΓμΜμ*ι MOndwn 45343

den Kopfkreiszylinderflächen der Zahnräder angehörenden Zahnkopfflächen der letzteren dichtend entlang-• gleiten. Insbesondere betrifft dfe Erfindung eine derartige Zahnradmaschine - vorzugsweise eine Zahnradpumpe bei welcher die angenähert dreieckiges Profil aufweisenden Zähne des Hohlrades sich vom Zahnfuß zum Zahnkopf hin stetig mit konvex gewölbten Zahnflanken auf weniger als ein Drittel der Dicke des Zahnes an dessen Fuß verjüngen, während sich die Zähne des Ritzels vom Zahnfuß zum Zahnkopf hin zwischen sich angenähert dreieckige Zahnlücken einschließend auf weniger als etwa zwei Drittel verjüngen, wobei die Zahnhöhe des Hohlrades und des Ritzels etwa gleich einem Zehntel des Fußkrexsdurchmessers des Hohlrades ist.

Zahnradmaschinen der letztgenannten Art sind z.B. aus der CH-PS 459 768 bekannt.

Beim Bau von Zahnradmaschinen hoher Leistung legt man Wert auf eine niedrige Zähnezahl, da eine solche eine niedrige Zahneingriffsfrequenz und damit ein niederfrequentes Arbeitsgeräusch aufweist. Eine geringe Zähnezahl ist auch deswegen erwünscht, weil sie große Zahnlücken und damit ein großes Fördervolumen mit sich bringt. Derartige Überlegungen führten zur Konstruktion von Zahn-

- 3 409843/0172

radpumpen, beispielsweise gemäß Pig. 1 der DT-AS 1 266 welche ein Hohlrad mit acht Zähnen und ein Ritzel mit sechs Zähnen besitzen. Bei derartigen Pumpen besitzen die Ritzelzähne angenähert Rechteckprofil, desgleichen die Zahnlücken des Hohlrades. Bei einer derartigen Zahnradpumpe treten durch die relativ großen sogenannten Quetschräune an der Stelle tiefsten Zahneingriffs störende Pulsationen auf, die nicht nur ein störendes Geräusch mit sich bringen, sondern auch den Wirkungsgrad der Pumpen absenken. Auch sind die Eingriffsverhältnisse ungünstig, das heißt, die Strecke, auf welcher jeweils ein Zahn des Ritzels und ein Zahn des Hohlrades aneinander anliegen, ist kurz. Das führt zu einer schlechten Dichtung gerade an der Stelle, an welcher der Saugbereich und der Druckbereich aneinander anschließen. Schließlich ist auch der gemeinsame Teiler 2 in der Zähnezahl nachteilig, da er einen unruhigen Lauf begünstigt. Aus diesen und anderen Gründen sind diese Pumpen für hohe Förderdrücke und Fördermengen nicht geeignet.

Diese Schwierigkeiten sind bei der oben erläuterten Konstruktion gemäß der CH-PS 459 768 beseitigt. Die bei dieser bekannten Konstruktion verwendete Zahnform hat zwar verringerte Toträume und damit geringere Mengen an Quetschflüssigkeit an der Stelle tiefsten Zahneingriffs von Ritzel und Hohlrad. Die dort verwendete Evol-

409843/0172

ventenverzahnung hat jedoch den Nachteil, daß die Zahneingriff slinie eine Gerade ist, so daß der Zahneingriff ständig "von vorne nach hinten springt". Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion liegt darin, daß wegen der scharfkantigen Ritzelzähne sehr hohe Flächenpressungen zwischen den Kopfkanten der Ritzelzähne und den Planken des Hohlrades auftreten. Bei der Verzahnung nach dieser CH-PS ist die Zahnhöhe größer als die Zahnfußbreite des Ritzels, dessen Kopfbreite ebenso wie die des Hohlrades nur im Berich von 0,5 Modul liegt. Die Zahnflanken des Ritzels sind ebene Flächen, während die des Hohlrades geringfügig konvex gewölbt sind. Rundet man die Zahnkopfkanten des Ritzels ab, so werden die Eingriffsverhältnisse verschlechtert. Der Tcträum im Bereich tiefsten Zahneingriffs ist immer noch relativ groß und damit auch die Quetschölmenge. Schließlich ist auch die Zähnezahldifferenz (Ritzel elf Zähne, Hohlrad fünfzehn Zähne) im Verhältnis zur Zähnezahl des Hohlrades verhältnismäßig groß; sie liegt bei knapp 27 %. Das erlaubt zwar die Anordnung eines verhältnismäßig stabilen und langen Füllstücks, was sich positiv auf die Gleichförmigkeit des Laufs und auf die Dichtwirkung zwischen Saug- und Druckraum im Füllstückbereich auswirkt. Die große Zähnezahldifferenz und das damit verhältnismäßig kleine Ritzel bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß die Ritzelwelle notgedrungen

- 5 409843/0172

dünn ist, was bei hohem Förderdruck, der bei derartigen Pumpen angestrebt wird, die einwandfreie Lagerung des Ritzels wesentlich ersehwert.

Gegenüber diesem Stand der Technik schafft die Erfindung eine Zahnradpumpe, welche bei praktisch gleichen Abmessungen gegenüber der aus der genannten CH-PS bekannten Pumpe nicht nur mindestens die gleiche Lebensdauer, sondern auch rund die doppelte Leistung aufweist, und zwar ohne zusätzliche Geräuschentwicklung.

Gemäß der Erfindung ist der Kopfkreisdurchmesser des Hohlrades kleiner als der des Ritzels. Das Hohlrad hat neun bis fünzehn Zähne. Das Ritzel hat dabei zwei Zähne weniger als das Hohlrad. Die zylindrischen Oberflächen des Füllstücks enden bei einer Pumpe zumindest am druckseitigen Ende desselben und bei einem Motor zumindest am Ablaufe ende desselben so, daß jeweils die nacheilenden Kanten der Kopffläche je eines Zahnes des Hohlrades und des Ritzels gleichzeitig außer Anlage an der entsprechenden Zylinderfläche kommen. Hierbei verwendet die Erfindung eine Zahnform, welche bei großem Modul und großer Zahnhöhe eine geringe Zähnezahldlfferenz zuläßt. Das gewählte Verhältnis der Kopfkreisdurchmesser wirkt auf die große Fördermenge hin.

Durch die geringe Zähnezahldlfferenz bei großer Zahnhöhe ist gegenüber der Stelle tiefsten Eingriffs der Abstand

409843/0172

zwischen den Kopfkreisen beider Zahnräder gering. Dementsprechend ist auch das Füllstück nur schmal. Derartige an der Zahnhöhe gemessen schmale Füllstücke können bei den hohen Drücken, für welche Pumpen gemäß der Erfindung in erster Linie gedacht sind, (mehrere hundert ata) durch den Flüssigkeitsdruck bei ungleichmäßiger Beaufschlagung so stark verbogen werden, daß sie rasch verschleißen und ihre Dichtungsaufgabe nicht mehr erfüllen. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch vermieden, daß am in Drehrichtung der Zahnräder liegenden Ende des Füllstücks jeweils zwei einander gegenüberliegende Flüssigkeit transportierende Zahnlücken gleichzeitig zum in Drehrichtung der Maschine gesehen folgenden Raum hin - bei Pumpen also zum Druckraum hin - geöffnet werden. Dadurch wird das entsprechende Füllstückende von beiden Seiten gleichzeitig bei einer Pumpe mit dem Hochdruck und bei einem Motor mit dem Niederdruck beaufschlagt, so daß die anderenfalls auftretenden kurzzeitigen Verbiegungen verhindert werden. Auf diese Weise vereinigt die Pumpe gemäß der Erfindung eine niedrige Hohlradzahnezahl bei hoher Ritzelzähnezahl mit der Anordnung eines Füllstücks, wie dies bisher nicht möglich war.

Vorzugsweise ist die Ausbildung so getroffen, daß die am in Drehrichtung liegenden Ende des Füllstücks liegenden Enden der beiden Zylinderflächen des Füllstücks zumindest angenähert auf der achsparallelen Ebene durch die Mitte zwischen

098 4 3/0172 " ⁷ '

den Achsen des Hohlrades und des Ritzels liegen, auf der die rückwärtige Kante der Kopffläche des Ritzelzahnes, der gerade außer Anlage mit dem Füllstück kommt, die rückwärtige Kante der Kopffläche eines gegenüberliegenden Zahnes des Hohlrades überholt. Man kann aber auch das Füllstück verlängern, indem man die Enden der beiden Zylinderflächen des Füllstücks auf unterschiedlichen derartigen Ebenen enden läßt. Dann entsteht allerdings an den Füllstückenden eine geringe das Füllstück radial nach außen drückende Kraft.

Vorzugsweise haben die Zähnezahlen von Hohlrad und Ritzel keinen gemeinsamen Teiler. Auch dies wirkt auf eine hohe Laufruhe hin.

Die Maschine gemäß der Erfindung ist vorzugsweise reversierbar, das heißt, sie ist vorzugsweise symmetrisch in bezug auf die Ebene durch die Ritzelachse und die Hohlradachse aufgebaut. Die Zu- und Ablauföffnungen der Pumpe befinden sich vorzugsweise in einer oder in beiden Stirnwänden, welche den Förderraum der Pumpe in Axialrichtung begrenzen, wie dies auch bei der Pumpe gemäß der oben genannten CH-PS der Fall ist,

Allgemein gesprochen unterscheidet sich die bevorzugte Zahnform der Pumpe gemäß der Erfindung von der Zahnform nach der genannten CH-PS dadurch, daß die Zahnflanken des Hohlrades etwas stärker gewölbt sind, und daß die Abstände der Zähne des Hohlrades in Umfangsrichtung voneinander (also die Fuß-

409843/0172 - 8 -

breite der Zahnlücken des Hohlrades und damit die Breite der Zahnlücken) wesentlich vergrössert, vorzugsweise etwa verdoppelt ist.

Als besonders günstig hat sich für die Pumpe gemäß der Erfindung eine Verzahnung erwiesen, bei welcher dfe Zahnkopfbreite des Hohlrades etwa gleich einem Fünftel der Zahnfußbreite desselben ist, während die Zahnlückenbreite des Hohlrades am Fuß etwa gleich 50 bis 60 % der Zahnfußbreite ist. Die Wölbung der Flanken der Zähne des Hohlrades liegt vorteilhaft bei etwa 10? dei Flankenlänge; das heißt, wenn man die gewölbte Zahnflanke durch eine die Endpunkte derselben verbindende Gerade ersetzt, soll der höchste Punkt der Wölbung von dieser Geraden einen Abstand haben, der etwa 10 % der Länge dieser Geraden beträgt. Bei diesen Angaben sind Ab- und Ausrundungen von Kanten nicht berücksichtxgt.

Die Fußkanten der Hohlradzähne sind vorteilhaft gerundet, da hierdurch Kerbwirkungen vermieden werden.

Die Kopfbreite der Zähne des Ritzels liegt vorteilhaft etwa bei der halben Zahnfußbreite des Ritzels. Die Flanken des Ritzels sind vorteilhaft leicht konkav. Die konkave Einwölbung beträgt vorteilhaft etwa 5 % der Flan-

409843/0172

kenlänge. Die Kanten der Ritzelzahnköpfe sind vorteilhaft gerundet. Die Zahnlückenbreite des Ritzels beträgt in Ritzelzahnkopfhöhe etwa zwei Ritzelzahnkopfbreiten oder etwas mehr. Am Fuß ist die Zahnlückenbreite des Ritzels vorteilhaft gering. Hier können die beiden aneinanderstoßenden Zahnflanken unter einer Ausrundung ineinander übergehen. Die Ausrundung wird dabei vorteilhaft flach gehalten, so daß doch ein kleiner Zahnlückengrund entsteht.

Das Spiel zwischen den Zahnköpfen und dem gegenüberliegenden Zahngrund sollte gering sein. Vorteilhaft sind sowohl die Zahnköpfe als auch die Zahnflanken geschliffen. Der leihteren Fertigung wegen wird man jedoch jeweils den Grund der Zahnlücke nicht schleifen. Das Spiel zwischen den Zahnköpfen und dem Grund der Zahnlücke sollte daher nur gerade so groß sein, daß die Schleifscheibe hier sicher frei geht. ;

Vorzugsweise sind sowohl das Ritzel als auch das Hohlrad gehärtet oder aus entsprechend naturhartem Werkstoff. Beide bestehen vorzugsweise aus Stahl.

Vorzugsweise wird zunächst die Zahnform des Hohlrades genau bestimmt und dann die Zahnform des Ritzels durch

- 10 -

409843/0172

Abwälzen desselben im Hohlrad bestimmt..

Das Hohlrad besitzt vorzugsweise eine Trοchoidenverzahnung gemäß der DT-PS 2 041 483· Die Zahnform gemäß der Erfindung unterscheidet sich von der gemäß der genannten DT-PS allerdings dadurch, daß bei der. Zahnradmaschine gemäß der Erfindung die Zähne des Hohlrades nicht nur linienförmige Zahnköpfe, sondern echte Zahnkopfflächen aufweisen, die dadurch entstehen, daß die Zahnköpfe nah-der genannten DT-PS etwas gekürzt werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten AusfUhrungsform sind jeweils die einander abgewandten Planken zweier benachbarter Zähne des Hohlrades von einem gemeinsamen Kreisbogen - oder genauer gesagt von einer gemeinsamen Kreiszylinderfläche - begrenzt. Eine derartige Verzahnung ist in der DT-OS 2 024 339 beschrieben. Die vorbekannte Verzahnung weist allerdings auch keine echten Zahnkopfflächen auf. Gegenüber der vorbekannten Verzahnung kann die Verzahnung der Erfindung dann dadurch hergestellt werden, daß auch hier die Zahnhöhe des Hohlrades entsprechend gekürzt wird.

Wenn auch oben die Höchstzähnezahl des Hohlrades mit fünfzehn angegeben wurde, so wird jedoch eine geringere Zähnezahl bevorzugt. Vorzugsweise besitzt das Hohlrad elf Zähne oder neun Zähne. Der Modul ist dadurch entsprechend

409843/0172 - 11 -

Bei einer Zahnradmaschine gemäß der Erfindung kann die Ausbildung so getroffen sein, daß jeweils die nacheilende Kante der Kopffläche der Ritzelzähne die Eintrittskarite der Ausschuböffnung des Förderraumes passiert, nachdem sie die voreilende Kante des Hohlradzahnes überholt hat, mit dem zusammen sie das druckseitige Ende des Füllstückes überstrich.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mit einem starr im Gehäuse der Pumpe bzw. des Motors sitzenden Füllstück gearbeitet werden kann. Dieses sitzt vorzugsweise fest in mindestens einer, vorzugsweise in beiden derdaiFörderraum der Maschine axial begrenzenden Stirnplatten oder Gehäusewänden.

Das Füllstück besitzt vorzugsweise auf beiden Seiten jeweils etwa im äußeren Drittel Vorsprünge, mit denen es in korrespondierenden öffnungen der den Förderraum begrenzenden Wände sitzt.

Ein besonderer Vorteil der Zahnradmaschine gemäß der Erfindung liegt darin, daß gesonderte komplizierte Druckausgleichsanordnungen an den Stirnseiten der Zahnräder

- 12 409843/0172

nicht erforderlich sind. Die Zahnräder können in einem einfachen Zylinderraum laufen, der lediglich durch die Zu- und Abflußöffnungen für das Fördermedium unterbrochen ist. Das wird dadurch erleichtert,

daß das Ritzel mit Axialdurchlässen versehen wird. Diese können entweder in Form von Axialbohrungen vorgesehen sein oder aber auch in Form von axialen Nuten eines nachträglich auf die Ritzelwelle aufgeschobenen oder aufgeschrumpften Ritzels. Derartige Axialdurchlässe gewährleisten einen einwandfreien Druckausgleich an beiden Stirnflächen von Ritzel und Hohlrad, so daß hier die vielfach bekannten und üblichen Axialdruckausgleichsplatten nicht erforderlich sind, wenn man gewährleistet, daß kein wesentlicher Axialschub von außen über die Ritzelwelle eingebracht wird. Bei der erfxndungsgemäßen Ausbildung kommt man mit einem Mindestmaß für das Axialspiel der Zahnräder aus, was den Wirkungsgrad wesentlich erhöht. Desgleichen sollte das Spiel zwischen den Zahnköpfen der Zahnräder und dem Füllstück geringstmöglich sein. Am besten wird dies dadurch erreicht, daß man die Pumpe mit zu geringem Spiel zwischen den Zahnköpfen und dem Füllstück montiert und sie eine Zeit lang bei niedriger Drehzahl und einer ausreichend schmierenden Förderflüssigkeit einlaufen läßt. Dem wirken allerdings die gewölbten Zahnkopfkanten des Ritzels entgegen, die den Aufbau eines so-

- 13 409843/0172

genannten Schleppdruckes zwischen den Zahnkopfflächen des Ritzels und dem Füllstück begünstigen, der, da er sehr große Werte erreichen kann, unerwünscht ist. Arbeitet man mit geringstmöglxchem Spiel zwischen den Zahnköpfen und dem Füllstück, so empfiehlt es sich daher, kleine Kanten an den Zahnköpfen des Ritzels vorzusehen, indem man wenige zehntel Millimeter hohe Schultern hier ausarbeitet.

Nachfolgend seien einige Vorteile der Zahnradmasjhine gemäß der Erfindung zusammengestellt.

a) Durch die Anordnung eines Füllstücks trotz sehr geringen hierfür zur Verfügung stehenden Spaltes wird bei sonst gleichen Außenabmessungen eine Steigerung der Fördermenge bis zu 25 % erreicht.

b) Der Druckaufbau längs eines verhältnismäßig langen Füllstücks erfolgt langsam. Das vermindert das Arbeit sgeräuseh.

c) Der Druckanstieg ist sanft. Das verhindert Kavitation. Eventuell angesaugte Gasblasen gehen rechtzeitig und langsam wieder in Lösung.

d) Die Saug- und Drucköffnungen können bis nähe an die

409843/0172 -14-

Enden des Füllstücks heranreichen. Das verringert die Flüssigkeitsgeschwindigkeit und erhöht das Saugvermögen einer Pumpe.

e) Im eingriffsfreien Bereich können keine Druckschwingungen auftreten.

f) Der Druckraum und der Saugraum haben nahezu konstante Größe, so daß das instantane Fördervolumen nur um etwa 1 % schwankt. Ein derartiger Wert konnte bisher bei vergleichbaren Pumpen nicht erreicht werden. Insbesondere durch die Anordnung eines langen Füllstücks mit entsprechender Endgestaltung bei der erfindungsgemäß bevorzugten Verzahnung, die eine schleifenförmige EingpLffslinie, also einen örtlich nahezu festen Eingriffspunkt besitzen, wird das erreicht. Die Pumpe ist fast pulsationsfrei und hat nur eine geringe Geräuschentwicklung .

g) Die Pumpe, kann mit Zahnflankenspiel ausgelegt werden, ohne daß der volumetrische Wirkungsgrad leidet.

Auch die Anforderungen an die Genauigkeit werden geringer.

h) Das lange Füllstück wirkt zusammen mit der relativ

409843/0172 " ¹⁵ "

großen Zahl der an ihm entlanggleitenden Zähne wie eine Labyrinthdichtung.

i) Die Pumpe ist sehr einfach im Aufbau.

Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Seitenansicht auf die wesentlichen Teile (Gehäuse, Hohlrad, Ritzel, Ritzelwelle) einer Zahnradpumpe gemäß der Erfindung.

Pig, 2 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Befestigung des Füllstücks in den Stirnwänden der Pumpe.

Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab den Kopf eines Ritzelzahnes beim Entlanggleiten am Füllstück.

Die in der Zeichnung gezeigte Pumpe besitzt ein in einem Gehäuse 1 mit seiner Umfangsfläche 2 drehbar gelagertes Hohlrad 3> welches elf Zähne 4 aufweist. Der Teilkreis des Hohlrades ist durch den strichpunktierten Kreis 5 angedeutet. Da der Teilkreisdurchmesser im Ausführungsbeispiel gleich 100 mm ist, beträgt der Modul der Verzahnung rund 9»1. In bezug auf die Bemessung und Ausführung

- 16 409843/0172

der Zähne wird auf die diesbezüglichen Ausführungen in der Beschreibungseinleitung verwiesen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils die einander abgewandten Pinken zweier benachbarter Hohlradzähne durch einen gemeinsamen Kreisbogen mit dem Radius r begrenzt, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist. Die Teilung des Hohlrades (im-Winkelmaß) ist bei t gezeigt. Die Fußbreite der Zahnlücken des Hohlrades ist mit b bezeichnet. Die Zahnfußbreite des Hohlrades ist mit B bezeichnet. Die Höhe der Zähne des Hohlrades ist mit h bezeichnet.

Das Hohlrad rotiert um seinen Mittelpunkt M.

Das Hohlrad wird vom Ritzel 7 in Richtung des Pfeiles 6 gedreht. Das Ritzel 7 ist auf die Ritzelwelle 8 aufgeschrumpft. Die Ritzelbohrung besitzt drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Axialdruckausgleichsnuten 9. Das Ritzel besitzt neun Zähne. Der Punkt tiefsten Zahneingriffes liegt in der Zeichnung oben und zwar auf der Symmetrielinie 10.

Die Austrittsöffnung für die Druckflüssigkeit ist bei 11 gestrichelt gezeichnet, während die Flüssigkeitseintrittsöffnung 12 links gestrichelt dargestellt ist. Beide Öffnungen befinden sich in der in der Zeichnung

- 17 409843/0172

hinter der Zeichenebene liegenden Stirnwand des Förderraumes der Pumpe. Die große Erstreckung der öffnungen 11 und 12 bis nahe an das j?üllstück ist besonders vorteilhaft.

Die Pumpe besitzt, wie aus der Zeichnung erächtlich, ferner ein Füllstück 13» dessen Höhe ebenso wie die Höhe der Zahnköpfe des Hohlrades über dem Teilkreis 5 desselben etwa gleich zwei Drittel Modul ist. Die Höhe der Köpfe der Zähne 14 des Ritzels über dem Teilkreis 15 des letzteren ist etwa drei Viertel Modul. (Modul = Teilkreisdurchmesser geteilt durch Zähnezahl.)

Man erkennt in der Zeichnung, daß das Füllstück 13 sich über einen relativ großen Teil des Umfangs erstreckt, obwohl es sehr schmal ist. Man erkennt ferner, daß das in der Zeichnung rechte Ende des Füllstücks auf einer solchen parallel zu der Achse M des Hohlrades verlaufenden durch die Mitte zwischen dieser Achse und der Ritzelachse m gehenden Ebene liegt, daß die rückwärtige Zahnkopfkante des hier gerade den Zahn 4a des Hohlrades überholenden Zahnes 14a des Ritzels gemeinsam mit der rückwärtigen oder nacheilenden Zahnkopfkante des Zahnes ka. vom Füllstück frei kommt. Dadurch werden die beiden beim Umlauf von Ritzel und. Hohlrad nächst folgenden Flüssigkeitstransportkammern oder Zahnlücken 16 und 17 gleichzeitig an den Druckraum angeschlossen, der sich von dem in der Zeichnung rechten Ende des Füllstücks 13 bis zur linken Kante 18 der Auslaßöffnung 11 erstreckt.

- 18 409843/0172

Dadurch tritt praktisch keine Biegebelastung im dünnen Füllstück auf. Die Stirnfläche des Füllstücks ist so schmal, daß der hier wirkende geringfügige Druck keine nennenswerten Verformungen hervorrufen kann. Die Dicke des Füllstücks läßt sich dadurch variieren, daß man die Höhe der Zähne des Hohlrade.s entsprechend variiert. Wird letztere erhöht, müssen natürlich die Zahnlücken des Ritz eis entsprechend vertieft werden und umgekehrt.

Die als Ausführungsbeispiel gezeigte Pumpe ist reversierbar, das heißt, zu der Symmetrieebene 10 durch die Achse M des Hohlrades und die Achse m des Ritzels symmetrisch, so daß die Drehrichtung ohne weiteres umgesteuert werden kann.

Das Zahnprofil des Ritzels ist, wie oben bereits angedeutet, durch Abwälzen im Profil des Hohlrades bestimmt.

Sind die Zahnflanken nicht durch Kreisbögen, sondern durch Äquidistanten zu Hypozykloidenbögen bestimmt, wie dies in der oben erwähnten DT-PS näher erläutert ist, so überspannt vorzugsweise jeder Zykloidenbogen jeweils nur zwei Zähne, das heißt, die einander abgekehrten Zahnflanken zweier benachbarter Zähne werden jeweils durch eine gemeinsame Äquidistante zu einem solchen Zykloidenbogen

- 19 -4098^/0172

bestimmt. Mit Zykloidenbogen ist hierbei derjenige Teil einer Hypozykloide bezeichnet, der sich zwischen den in bezug auf den Festkreis oder Grundkreis der Zykloide radial äußersten Punkten der Zykloide erstreckt.

Die Befestigung des Füllstücks 13 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, besitzt das Füllstück 13 nahe seinen beiden in Umfangsrichtung der Zahnradmaschine gelegenen Enden seitliche Vorsprünge oder anders ausgedrückt in seinem mittleren Bereich zwei Ausklinkungen 20. Die zu beiden Seiten der Ausklinkungen 20 liegenden Vorsprünge sind in zwei genau komplementär geformte öffnungen 21 der beiden den Förderraum der Pumpe in Axialrichtung begrenzenden ebenen Stirnflächen 22 eingepreßt. Die Vorsprünge zu beiden Seiten der Ausklinkungen 20 können in die Aussparungen 21 auch eingeklebt oder eingelötet sein. Das Füllstück besteht vorzugsweise aus einem mit gehärtetem Stahl gut gleitenden aber weicheren Werkstoff, wie z.B. einer entsprechenden Gleitbronze.

Durch die oben beschriebene Befestigungsart sitzt das Füllstück genau und unvarückbar im Gehäuse. Nach dem Einlaufen erfolgt praktisch kein weiterer Verschoß des Füllstücks mehr, so daß eine optimale Dichtigkeit bei einfachstem Aufbau der Konstruktion gewährleistet ist.

409843/0172 " ²⁰ "

Um die nachteiligen Wirkungen der Abrundung der bei der Rotation vorauseilenden Kante der Zahnköpfe des Ritzels zu vermeiden, ist zumindest diese Kante, wie in Fig. 3 dargestellt, um einige zehntel Millimeter ausgeklinkt, so daß die voreilende Kante des jeweiligen Ritzelzahnes .1*1 während des oben beschriebenen langsamen Einlaufens an der inneren Zylinderfläche 13a des Füllstückes 13 schabt. Nach dem Einlaufen hat diese kleine Stufe den weiteren Vorteil, daß ein Schleppdruck vermieden wird.

Soll die Pumpe reversierbar sein, so wird man an beiden Kanten jedes Ritzelzahnes eine derartige wenige zehntel Millimeter hohe scharfkantige Stufe vorsehen. Anderenfalls genügt dies nur auf einer Seite.

Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, daß bei der Zahnradmaschine gemäß der Erfindung der Modul gleich der Exzentrizität der beiden Zahnräder, also gleich dem Abstand der beiden Achsen M und m voneinander ist. Die Gesamtζahnhöhe liegt bei knapp dem eineinhalbfachen Modul.

- 21 -

409843/0172

Claims

Patentansprüche :

1.) Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten innen verzahnten Hohlrad, mit höchstens fünfzehn Zähnen, einem mit dem Hohlrad kämmenden außen verzahnten Ritzel, und mit einem den der Stelle tiefsten Zahneingriffs gegenüberliegenden freien Raum zwischen den Kopfkreisen des Ritzels und des Hohlrades aif dem überwiegenden Teil seiner Länge ausfüllenden angenähert halbmondförmigen Füllstück, das ritzelseitig von der Kopfkreiszylinderfläche des Ritzels und hohlradseitig von der Kopfkreiszylinderfläche des Hohlrades begrenzt ist und an welchem den Kopfkreiszylinderflächen der Zahnräder angehörenden Zahnkopfflächen dichtend entlanggleiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfkreisdurchmesser des Hohlrades kleiner ist als der des Ritzels, daß das Hohlrad wenigstens neun Zähne hat, daß das Ritzel zwei Zähne weniger afweist als das Hohlrad, daß die zylindrischen Oberflächen des Füllstücks bei einer Pumpe zumindest am druckseitigen Ende desselben und bei einem Motor zumindest am Ablaufende so enden, daß jeweils die nacheilenden Kanten der Kopffläche je eines Zahnes des Hohlrades und des Ritzels gleichzeitig außer Anlage an der entsprechenden Zylinderfläche kommen.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

- 22 409843/0172

net, daß die druckseitigen bzw. ablaufseitigen Enden der beiden Zylinderflächen des Füllstücks zumindest angenähert auf der zur Achse des Hohlrades parallelen Ebene durch die Mitte zwischen den beiden Zahnradachsen liegen, auf der die rückwärtige "Kante der Kopffläche des Ritzelzahnes, der gerade außer Anlage mit dem Füllstück kommt, die rückwärtige Kante der Kqffläche eines gegenüberliegenden Zahnes des Hohlrades überholt.

3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die nacheilende Kante der Kopffläche der Ritzelzähne die Eintrittskante der Drucköffnung passiert, nachdem sie die voreilende Kante des Hohlradzahnes überholt hat, mit dem zusammen sie das druckseitige Ende des Füllstücks überstrich.

4. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine reversierbar ist.

5. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad eine Trochoidenverzahnung aufweist.

6. Zahnradmaaiiine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die einander abge-

- 23 409843/0172

wandten Flanken zweier benachbarter Zähne des Hohlrades von einem gemeinsamen Kreisbogen begrenzt sind.

7. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad elf Zähne aufweist.

8. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad neun Zähne aufweist.

9. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück fest in mindestens einer, vorzugsweise in beiden den Förderraum der Maschine axial begrenzenden Stirnplatten oder Gehäusewänden sitzt.

10. Zahnradmasehine nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück auf beiden Seiten jeweils etwa im äußeren Drittel Vorsprünge besitzt, mit denen es in korrespondierenden öffnungen der den Förderraum begrenzenden Wände sitzt.

11. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel Axialdurchlässe aufweist.

409843/0172 -2H-

12. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundeten Zahnkanten des Ritzels kleine Stufen in der Höhe eines Bruchteils eines Millimeters zumindest auf einer Seite aufweisen.

13. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12., dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfkreisdurchmesser des Ritzels um 0,5 bis 08, vorzugsweise 0,7 Modul größer ist als der Kopfkreisdurchmesser des Hohlrades.

409843/0172