DE2408824A1

DE2408824A1 - Schwimmend gelagerter ring fuer fluessigkeitsverdraenger-vorrichtungen

Info

Publication number: DE2408824A1
Application number: DE19742408824
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: MCDERMOTT HUGH LOUIS
Current assignee: MCDERMOTT HUGH LOUIS
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2408824C2; DK133911B; DK133911C; JPS5228242B2; GB1406975A; CA996815A; US3824047A; JPS49128303A

Description

Hugh Louis McDermott, Minneapolis, 61ol Ashcraft Avenue, Minnesota (V.St.A.)

Schwimmend gelagerter Ring für Flüssigkeitsverdränger-Vorrichtungen

Umlaufende Flüssigkeitsverdränger-Vorrichtungen, die auf der Innen- und Außenseite mit Zähnen versehene, miteinander kämmende Bauteile aufweisen, die jedes um ihre eigene Achse umlaufen, sind bekannt, wobei einige dieser bekannten Vorrichtungen unter dem Warenzeichen "GEROTOR" vertrieben werden.

In Vorrichtungen dieser Art weist das außenverzahnte Bauteil. einen Zahn weniger als das innenverzahnte Bauteil auf, wobei die zusammenwirkenden Zähne der Bauteile während der Drehbewegung sich aufeinanderfolgend ausdehnende und zusammenziehende Flüssigkeitskammern·bilden. Üblicherweise ist das

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außenverzahnte Bauteil auf einer Welle angeordnet und das innenverzahnte Bauteil drehbar in einem Gehäuse gelagert, das drehbar die Welle aufnimmt und eine Kammer für die beiden Bauteile bildet. Diese Anordnung erfordert sehr genaue Maßtoleranzen für die gute und genaue Arbeit und Wirkungsweise der Vorrichtung, so daß die Herstellung dieser Einrichtungen kostenaufwendig ist. Zusätzlich tritt der Kachteil auf, daß, wenn die Zähne der Bauteile Abnutzungserscheinungen aufweisen, schnell eine Leckage zwischen den Zähnen auftritt, wodurch der Wirkungsgrad der Vorrichtung ganz erheblich verringert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine drehbare Flüssigkeitsverdränger-Vorrichtung zu schaffen, die außen- und innenverzahnte, miteinander zusammenwirkende Bauteile aufweist und die Mittel besitzt, um die Abnutzungserschexnungen zwischen den miteinander kämmenden Zähnen der Bauteile zu kompensieren.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen einer drehbaren Flüssigkeitsverdränger-Vorrichtung mit einem Rotor, der derart angeordnet ist, daß gegenüber den Vorrichtungen, die bisher zum Einsatz gelangten, Reibungen zwischen dem Rotor und dem Gehäuse wesentlich vermindert werden.

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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen einer drehbaren Flüssigkeitsverdränger-Vorrichtung gemäß der oben geschilderten Art, in welcher wenigstens einige der Toleranzmaße wesentlich gegenüber den Vorrichtungen, wie sie zum Stand der Technik gehören, erweitert sind, so daß die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden können.

Um diese Ziele erreichen zu können, wird eine drehbare Flüssigkeit sverdränger-Vorrichtung vorgeschlagen, die sowohl als Pumpe als auch mit Flüssigkeitsdruck betriebener Motor arbeiten kann und innen- und außenverzahnte Zahnringe benutzt, die miteinander kämmen, wobei das innenverzahnte Bauteil eine zylindrische äußere Oberfläche aufweist und das außenverzahnte Bauteil wenigstens einen Zahn weniger als das innenverzahnte Bauteil besitzt. Die Bauteile sind exzentrisch zueinander gelagert und drehen sich jedes um eine eigene Achse innerhalb einer Rotorkammer, die durch das Gehäuse definiert wird und mit Ein- und Auslässen ausgerüstet ist, wobei Leitungen vorgesehen sind, um diese Ein- und Auslässe zu voneinander entfernten Bereichen der Rotorkammer zu führen. Während des Umlaufes des Ring- und Sternteiles bewegen sich die Zähne dieser Bauteile aufeinanderfolgend zwischen einem vollen Eingriff und einem im wesentlichen umfangsmäßigen Gleiten, d.h. also, gelangen außer Eingriff, so daß damit aufeinanderfolgend Flüssigkeitskammern gebildet werden, die bezüglich der Größe abwechselnd expandieren und sich zusammenziehen. Die Rotorkammer weist ein Paar von axial einander

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gegenüberliegenden Endwandungen und eine Umfangswandung auf, die'die Bauteile umgibt. Die Umfangswandung besitzt ein Paar von umfangsmäßig im Abstand voneinander angeordneten öffnungen, die sich radial in die Kammer erstrecken und ein Paar von diametral gegenüberlxegenden, gekrümmten Wandbereichen, die im wesentlichen konzentrisch mit der zylindrischen Oberfläche des Ring-Bauteiles sind. Der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche und die Radien der gekrümmten Wandteile sind derart, daß eine im wesentlichen größere Lauffreiheit zwischen dem Ringteil und den gekrümmten Wandbereichen vorliegt.

Ein Paar von elastisch gelagerten Teilen sind in den verschiedenen Ausnehmungen vorgesehen und besitzen Bereiche, die gleitbar an der zylindrischen Oberfläche des Ring-Bauteiles anliegen und unter Federdruck das Ring-Bauteil in eine Richtung zwingen, die quer zur Achse gerichtet ist und die bestrebt sind, die miteinander kämmenden Zähne der Zahnräder radial von dem kämmenden Eingriff miteinander zu entfernen. Die dem Ring-Bauteil anliegenden Teile der federnden Teile schaffen relativ kleine Lagerflächen, um das Ring-Bauteil schwimmend an Ort und Stelle während des Umlaufes der beiden Bauteile zu halten. Das Sternteil ist starr an einer Welle, die drehbar am Gehäuse gelagert ist, angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine drehbare Flüssigkeitsverdränger-Vorrichtung gemäß der Erfindung,

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Fig. 2 eine Ansicht, gesehen von rechts nach links, bezüglich der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht,entgegengesetzt, Fig. 4 einen Axialschnitt in größerem Maßstab gemäß der Linie t-4 in Fig. 1, wobei einige Teile weggebrochen sind i

Fig. 5 eine vergrößerete Ansicht gemäß der Linie 5-5 in Fig. und

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung eines der ,Rotorlagerungsteile gemäß der Erfindung.

Die drehbare Flüssigkeitsverdränger-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Pumpe oder als Motor benutzt werden. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Einrichtung als drehbare Flüssigkeitspumpe erläutert, die eine Welle 1 aufweist, die mit einem nicht dargestellten Motor verbunden werden kann. Die Pumpe umfaßt ein Gehäuse 2 mit Endteilen 3 und 4 und einem Mittelteil 5. Das Endteil 3 weist ein Basisteil 6 auf, wobei das Endteil 4 und das Mittelteil 5 an der Außenseite im allgemeinen ringförmig ausgebildet sind und alle Teile 3 bis 5 über eine Vielzahl umfangsmäßig voneinander angeordneter Schrauben 7 miteinander verbunden sind. Die Endteile 3 und 4 sind mit Angüssen 8 und 9 versehen, die Lager lO und 11 aufnehmen, die axial voneinander entfernte Bereiche der Welle 1 drehbar halten. Vorzugsweise ist das Basisteil 6 mit

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voneinander entfernten Öffnungen 12 versehen,durch die Schrauben oder Bolzen eingesetzt werden können, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Das Endteil ^ weist umfangsmäßig voneinander entfernte Ansätze auf, die innen mit Gewinde ausgerüstete Einlaßöffnungen 13 und Auslaßöffnungen lh bilden.

Das Mittelteil 5 ist mit einander gegenüberliegenden flachen Bereichen ausgerüstet, die an flachen Flächen 15 und 16 der Endteile 3 und ¹^ anliegen, wobei die Fläche 15 und die Fläche

16 einander gegenüberliegende Endwandungen einer Rotorkammer

17 bilden, die mit einer Umfangswand ausgerüstet ist, die durch das Mittelteil 5 definiert wird. Die Umfangswand weist diametral einander gegenüberliegende, einerseits kurz und andererseits lang ausgebildete, gekrümmte Wandbereiche 18' und 19 und ein Paar von sich radial nach innen öffnende Ausnehmungen 20 und 21 auf. Im Bereich der äußeren Kanten sind die Flächen 15 und 16 mit · ringförmigen Nuten 22 versehen» die zur Aufnahme von Dichtringen 23 dienen (Fig. »O.

Die innerhalb der Rotorkammer 17 angeordneten Einrichtungen bestehen aus einem äußeren Ring-Bauteil 24 mit einer zylindrischen Außenfläche 25 und einer Vielzahl von umfangsmäßig voneinander entfernten inneren Zähnen 26 und einem damit zusammenarbeitenden Stern-Bauteil 27 mit einer Vielzahl von umfangsmäßig voneinander entfernten äußeren Zähnen 28. Das Stern-Bauteil 27 ist starr auf der Welle 1 angeordnet, beispielsweise unter Zuhilfenahme der Splinte 29, so daß sich dieses Bauteil mit

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der Welle 1 dreht. Das Stern-Bauteil 27 ist innerhalb des Ring-Bauteiles 2U angeordnet und so gelagert, daß die inneren Zähne 26 und die äußeren Zähne 28 in und aus Kontakt miteinander während der Drehbewegung der Bauteile 2 4 und gelangen. Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß die äußeren Zähne 28 bezüglich der Anzahl um eins niedriger vorgesehen werden als die inneren Zähne 26.und daß jedes der Bauteile 24 und 27 um eine eigene Achse in parallel zueinander versetzter Stellung zur Achse des anderen Bauteiles umlaufen. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung läuft das Stern-Bauteil 27 auf der Welle 1 und das Ring-Bauteil dreht sich im wesentlichen auf einer Achse der gekrümmten Wandbereiche 18 und 19. Die Zähne 26 und 28 sind so angeordnet, daß jeder derselben gleitend in und aus dem Eingriff mit den Zähnen des anderen Bauteiles während der gemeinsamen UmIaufbewegung der Bauteile 24 und 27 um ihre individuellen Achsen gelangt,um damit Flüssigkeitskammern 30 zu schaffen, die sich in Abhängigkeit der Drehbewegung der Bauteile 24 und 2 7 erweitern und zusammenziehen. Aufgrund des Zahlenunterschiedes zwischen den äußeren Zähnen 28 und den inneren Zähnen 26 weist das Ring-Bauteil 24 eine geringere Umdrehungszahl in der Zeiteinheit als das Stern-Bauteil 27 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Ring-Bauteil sieben innere Zähne 26 auf, während das Stern-Bauteil 27 sechs äußere Zähne 28 besitzt. Bei dieser Anordnung führt das Ring-Bauteil 24 sechs Umdrehungen aus, wenn von dem Stern-Bauteil 27 sieben Umdrehungen durchlaufen werden. Die Zähne 26 und 2 8 stehen während der Drehbewegungen der Bauteile

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und 2 7 kontinuierlich in gleitendem Eingriff miteinander.

Eine Flüssigkeitsverbindung wird zwischen dem Einlaß 13 und den sich ausdehnenden Flüssigkeitskammern 30 unter Zuhilfenahme einer Einlaßleitung 31 und einer radialen Abzweigleitung 32 innerhalb des Endteiles 4, einer Querleitung durch das Mittelteil 5, die mit der Einlaßleitung 31 fluchtet, und einer Radialleitung 34 im Endteil 3 hergestellt. Die Abzweigleitung 32 und die Radialleitung 34 sind nutförmig in die Flächen 15 und 16 eingeschnitten und enden an ihren inneren Enden in umfangsmäßig voneinander entfernten Bereichen 35. In gleicher Weise steht die Auslaßöffnung 14 mit den sich verkleinernden Flüssxgkextskammern 30 über eine Auslaßleitung 36 und eine Radialleitung 3 7 im Endteil 4, einer Querleitung 38 im Mittelteil 5, die mit der Auslaßleitung 36 fluchtet, und einer Radialleitung 39 im Endteil 3 in Verbindung, wobei die Radialleitung 37 und die Radialleitung 39 diametral der Abzweigleitung 32 und der Radialleitung 34 gegenüberliegen. Die Radialleitung 37 und 3 9 enden an ihren inneren Enden umfangsmäßig voneinander entfernt in Bereichen 40.

Ein Paar im wesentlichen U-förmig ausgebildete Haltebügel werden für das Ring-Bauteil 24 vorgesehen und sind jeweils in den Ausnehmungen 20 bzw. 21 angeordnet. Jeder der Haltebügel besteht aus einem Federmetall-Streifen aus Stahl oder einer Bronzelegierung j um derart einen langgestreckten Mittelbereich

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zu schaffen und nach innen umgebogenen Endflanschen 43. Der Mittelbereich 42 liegt gegen die radial äußeren oder Bodenteile der Ausnehmungen 2o und 21 an, wobei die freien Enden der Endflansche 4 3 in der Lage sind, gleitbar an der zylindrischen Außenfläche 25 des Ring-Bauteiles 24 anzuliegen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Die Haltebügel 41 sind so ausgebildet, daß die freien Enden der Endflansche 43 federnd in gleitendem und flussigkeitsabdichtendem Kontakt mit der Außenfläche 25 des Ring-Bauteiles 2 4 gelangen. Weiterhin (Fig. 5) sind die Ausnehmungen 20 und 21 so umfangsmäßig zu dem Ring-Bauteil 24 und dem Stern-Bauteil 27 angeordnet, daß die Haltebügel 41 nicht nur bestrebt sind, das Ring-Bauteil 24 bei der Darstellungsweise in Fig. 5 horizontal zu zentrieren, sondern auch das Ring-Bauteil 24 nach unten zu beaufschlagen, -so daß die inneren Zähne 26 dieses Bauteil, die außer Kontakt mit den Zähnen 2 8 sind, federnd in Kontakt mit den außerhalb des Kontaktes sich befindenden Zähnen 2 8 kommen, wodurch eine wirksame Abdichtung zwischen den sich nicht in Kontakt befindenden Zähnen 26 und 2 8 gewährleistet wird, so daß die sich zusammenziehenden und ausdehnenden Flüssigkeitskammern 30 wirksam gegeneinander abdichtend sind* Weiterhin kann festgestellt werden ( Fig. 5), daß der Abstand zwischen der Außenfläche 25 und den gekrümmten Wandbereichen 18 und 19 wesentlich größer ist als die normale Lauffreiheit zwischen dem Ring-Bauteil 24 und dem Mittelteil 5. Diese Anordnung bewirkt, daß lediglich die freien Enden der Haltebügel 41 in Kontakt mit der Außen-

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fläche 25 stehen und verhindert einen zu großen Reibeffekt, der normalerweise vorliegen würde, wenn ein voller umfangsmäßiger Kontakt vorhanden wäre aufgrund der außerordentlich hohen Energie, die erforderlich ist, um das öl bei einem
solchen umfangsmäßigen Lager zusammenzupressen. Treten Verschleißerscheinungen zwischen den miteinander in Kontakt
stehenden Flächen der inneren Zähne 26 und der äußeren Zähne auf, bewirkt die Federeigenschaft des Haltebügels 41, daß
das Ring-Bauteil-24 nach unten in Fig. 5 geführt wird, um
damit diese Verschleißerscheinungen auszugleichen, so daß eine wesentlich längere wirksame Lebensdauer der Vorrichtung sichergestellt wird.

Bei der dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung ist ein üblicher Dichtring 44 vorgesehen, um Leckagen der Flüssigkeit vom Inneren der Rotorkammer 17 zu dem Lager 10 zu verhindern und eine Dichtkappe 45 ist im Anguß 9 vorgesehen, und zwar axial außerhalb des zugeordneten Endes der Welle 1.

Patentansprüche

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Claims

2 4 η 8 8 2 4

Patentansprüche:

Drehbare Flüssigkextsverdränger-Vorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (2) _? das eine Rotorkaiaiaer (17) mit im Abstand voneinander angeordneten flachen Endwänden und einer Umfangswand schafft, die ein Paar von umfangsmäßig im Abstand voneinander angeordnete, sich radial nach innen öffnende Ausnehmungen (20, 21) schafft und diametral gegenüberliegende, gekrümmte Wandbereiche (18, 19) zwischen den Ausnehmungen (2o, 21) bildet, einer Einlaßöffnung (13), einer Auslaßöffnung (IU), Flüssigkeitsleitungen zwischen diesen beiden öffnungen, Rotor-Bauteile (2U, 27) innerhalb der Kammer (17), wobei die Rotor-Bauteile axial einander gegenüberliegende Endflächen besitzen, die gleitend den Endwänden anliegen und eine zylindrische Außenfläche besitzt, wobei die Wandbereiche (18, 19) einen Durchmesser aufweisen, der größer als die äußere zylindrische Außenfläche (25) der Rotormittel ist, um derart einen relativ großen Abstand zwischen den gekrümmten Wandberexchen (18, 19) und der Außenfläche der Rotormittel zu schaffen, und daß ein Paar von Haltebügeln (M-I) vorgesehen ist, die jeder in einer der Ausnehmungen (20, 21) angeordnet sind und Endflansche (U3) aufweisen, die umfangsmäßig voneinander entfernt in gleitendem Kontakt mit der Außenfläche (25) der Rotormittel stehen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotormittel durch ein innenverzahntes Ring-Bauteil (24) und ein außenverzahntes Stern-Bauteil (27) gebildet sind und das Ring-Bauteil (24) die Außenfläche (25) besitzt, wobei das Stern-Bauteil (27) einen Zahn weniger als das Ring-Bauteil (24) aufweist und beide Bauteile exzentrisch zueinander, aber in kämmendem Kontakt der Zähne miteinander sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine drehbar innerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Welle (1), die das Stern-Bauteil (27) trägt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebügel (41) im wesentlichen U-förmig ausgebildet sind und einen Mittelbereich (42) aufweisen und nach innen gerichtete Endflansche (43) besitzen, die an der zylindrischen Außenfläche (25) anliegen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die nach innen gerichteten Endflansche (43) der Haltebügel (41) in gleitendem Kontakt mit der Außenfläche (25) im Bereich der einander gegenüberliegenden Enden der gekrümmten Wandbereiche (18, 19) liegen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltebügel (41) aus einem flexiblen, federnden, streifenförmigen Werkstoff bestehen, derart, daß die Endflansche (4-3) federnd zur Anlage an die zylindrische Außenfläche (25) kommen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ring-Bauteil (24) und das Stern-Bauteil (27) derart zusammenarbeiten, daß Flüssigkeitskammern (30) gebildet werden, die sich vergrößern und verkleinern in Abhängigkeit der Drehbewegung der Rotormittel und die Leitungen so angeordnet sind, daß die Einlaßleitung (13) mit den sich expandierenden Flüssigkeitskammern (3o) und die Auslaßleitung (14) mit den sich verkleinernden Flüssigkeitskammern (30) verbunden werden.

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