DE3324485A1

DE3324485A1 - Machine suitable for use as a gear motor or a gear pump

Info

Publication number: DE3324485A1
Application number: DE19833324485
Authority: DE
Inventors: Josef 6100 Darmstadt Pruner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-07-07
Filing date: 1983-07-07
Publication date: 1985-01-24

Abstract

The invention relates to a machine suitable for use as a gear motor or a gear pump for gaseous or liquid media with at least one meshing first gear in which, by virtue of new design measures, an essentially higher motor power is obtained without any significant increase in the required space, the weight or the fuel demand, if used as a gear motor, and an essential increase in the pump output without any increase in the required space or the weight when used as a gear pump. In this connection, each of the two intermeshing gears of the gear pair is designed in such a way that the upper part of each of the two teeth projects radially beyond the pitch circle and a depression provided for accommodation of that part of the tooth of the other gear projecting beyond the pitch circle is arranged directly next to this in the direction of the circumference. In this connection, rollers, which form an at least approximately tight barrier for the medium such as air, oil and the like serving for operation, are arranged in an axial direction next to the two gears and rigidly connected to these. The shafts of the gear pair are coupled to one another by an additional gear pair which is toothed over the entire circumference or by some other suitable means. <IMAGE>

Description

Als Zahnradmotor oder als Zahnradpumpe geeignete Maschine Die Erfindung betrifft eine als Zahnradmotor oder als Zahnradpumpe geeignete Maschine für gasförmige oder flüssige Medien mit wenigstens einem kommenden ersten Zahnradpaar.Machine suitable as a gear motor or a gear pump The invention relates to a gaseous machine suitable as a gear motor or gear pump or liquid media with at least one upcoming first gear pair.

Es sind bereits zahlreiche verschiedene Ausführungsformen von Zahnradmotoren und Zahnradpumpen bekannt, die als Antrieb für Arbeitsmaschinen aller Art benutzt werden. Besonders Zahnradmotoren werden dort eingesetzt, wo Druckluft anderen Energieformen, z.B. aus Not und Sicherheitsgründen überlegen ist. Insbesondere im Bergbau unter Tage für Antrieb der Förderhäspel, Kratzbänder, Gummigurtförderer, Kreiselpumpen u.a., in der Hüttenindustrie für Sicherheitsantriebe der Konverter, Roheisenmischer, Lanzenwagen,Warmhalteöfen, Pfannendrehtürme, Anodenöfen u.a., in der chemischen und petrochemischen Industrie fur Antriebe der Schmierpumpenaggregate und andere Einrichtungen, in den Koksanstalten für Antriebe der Koksausstoßvorrichtungen, weiter in den Gaswerken und explosiv gefährdeten Räumen sowie in der Schiffahrt sind sie wegen ihrer einfachen Bauart weit verbreitet.There are many different embodiments of gear motors and gear pumps known, which are used as a drive for all types of work machines will. Gear motors in particular are used where compressed air has other forms of energy, E.g. is superior for emergency and security reasons. Especially in mining under Days for driving the conveyor bobbins, scraper belts, rubber belt conveyors, centrifugal pumps i.a., in the metallurgical industry for safety drives for converters, pig iron mixers, Lance carriages, holding furnaces, ladle turrets, anode furnaces, etc., in the chemical and petrochemical industry for drives of lubrication pump units and others Facilities in the coke plants for drives of the coke ejector devices They are in the gas works and areas at risk of explosion, as well as in shipping widely used because of their simple design.

Neben den genannten Druckluftmotoren finden auch die hydromechanischen Motoren und Zahnradpumpen in den verschiedensten Industriezweigen als Antriebsmaschinen im großen Maße ihre Anwendung.In addition to the air motors mentioned, the hydromechanical Motors and gear pumps in various branches of industry as drive machines to a large extent their application.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannten Zahnradmotoren und Zahnradpumpen durch neuartige konstruktive Maßnahmen SO 7 verbessern, daß bei Zahnradmotoren eine wesentlich höhere Motorleistung ohne nennenswerte Erhöhung des Raumr!drfs, des Gewichtes und des Treibstoffbedarfs, bei Zahnradpumpen eine wesentliche Erhöhung der Pumpenleistung ohne erhöhten Raumbedarf und erhöhtes Gewicht erzielt wird.It is the object of the invention, the known gear motors and gear pumps improve through novel design measures SO 7 that in gear motors a Much higher engine power without any significant increase in space or weight and fuel consumption, with gear pumps a significant increase in pump performance is achieved without increased space requirements and increased weight.

Ausgehend von der Überlegung, daß dies durch Unterdrückung des passiven Reaktions-Drehmomentes möglich sein sollte, wird diese Aufgabe bei einer Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jedes dieser beiden ineinander greifenden Zahnräder des ersten Zahnradpaares derart ausgebildet ist, daß der obere Teil jedes der beiden Zähne über den Teilkreis radial vorragt und unmittelbar in Richtung des Umfanges daneben eine zur Aufnahme des über den Teilkreis vorragenden Teiles des Zahnes des anderen Zahnrades vorgesehene Vertiefung angeordnet ist, und daß in axialer Richtung neben beiden Zahnrädern mit diesen starr verbundene Walzen angeordnet sind, die eine wenigstens annähernd dichte Sperre für das zum Betrieb dienende Medium, wie Luft, Öl und dergleichen, bilden, und daß die Wellen des ersten Zahnradpaares durch ein zweites Zahnradpaar verkoppelt sind, welches über den ganzen Umfang verzahnt ist.Based on the idea that this is done by suppressing the passive Reaction torque should be possible, this is the task for a machine of the aforementioned type solved in that each of these two interlocking Gears of the first gear pair is formed such that the upper part of each of the two teeth protrudes radially over the pitch circle and directly in the direction of the Scope next to it to accommodate the part of the projecting over the pitch circle Tooth of the other gear provided recess is arranged, and that in the axial Direction next to both gears with these rigidly connected rollers are arranged, the one at least approximately tight barrier for the medium used for operation, such as air, oil and the like, and that the shafts of the first pair of gears are coupled by a second pair of gears, which are toothed over the entire circumference is.

Weitere Fortbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachstehend mit den ein Ausführungsbeispiel darstellenden Abbildungen beschrieben. In diesen sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen? und es sind alle zum Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Einzelheiten fortgelassen worden.Further developments and refinements of the invention are given below with the illustrations representing an exemplary embodiment. In these are parts that correspond to one another given the same reference numerals? and there are all details not necessary for an understanding of the invention have been omitted.

Es zeigt: Abb. 1 einen gemäß der Erfindung ausgeführten, aus Zahnradmotoren I und II bestehenden Doppeizahn-radmotor, in längs der Achsen geführtem Vertikalschnitt, von der Seite gesehen, Abb. 2 einen senkrecht zu den Achsen entlang der Linien A-A der Abb. 1 durch den Motor I geführten Schnitt, Abb. 3 einen senkrecht zunden Achsen entlang der Linien B-B der Abb. 1 durch den Motor II geführten Schnitt, Abb. 4 einen Treibstoffverteiler für hydraulische Medien, in entlang der Linien C-C der Abb. 1 geführtem Vertikalschnitt, von der Seite gesehen, Abb. 5 einen Treibstoffverteiler für gasförmige Medien, in entlang der Linien C-C der Abb. 1 geführtem Vertikal schnitt, von der Seite gesehen, Abb. 6 eine bekannte Zahnradpumpe im Vertikalschnitt, Abb. 7 eine im Vergleich zu Abb. 6 dargestellte Ausführungsform der Erfindung im Vertikalschnitt.It shows: Fig. 1 a executed according to the invention, from gear motors I and II existing double toothed wheel motor, in vertical section along the axes, seen from the side, Fig. 2 one perpendicular to the axes along lines A-A the Fig. 1 through the engine I cut, Fig. 3 a perpendicular igneous axis a section taken along the lines B-B of Fig. 1 through the motor II, Fig. 4 a Fuel distributor for hydraulic media, in along the lines C-C in Fig. 1 vertical section, seen from the side, Fig. 5 shows a fuel distributor for gaseous media, in a vertical section along the lines C-C in Fig. 1, seen from the side, Fig. 6 a known gear pump in vertical section, Fig. 7 shows an embodiment of the invention shown in comparison to FIG. 6 in vertical section.

Die in den Abbildungen 1 bis 5 dargestellte ertindungsgemäße Ausführungsform eines Doppelzahnradmotors besteht aus zwei miteinander gekoppelten Zahnradmotoren I und II, deren Motorgehäuse mit 1 bzw. 2 bezeichnet sind.The embodiment according to the invention shown in FIGS. 1 to 5 a double gear motor consists of two gear motors coupled together I and II, the motor housings of which are denoted by 1 and 2, respectively.

Abb. 1 zeigt einen im wesentlichen durch die Achsen der Zahnradmotoren I und II geführten Schnitt, Abb. 2 einen senkrecht zu den Achsen entlang der Linien A-A der Abb. 1 durch den Motor r geführten Schnitt, während Abb 3 einen f nkrecht zu cln Achsen entlang der Linien B-B der Abb. 1 durch den Motor II geführten Schnitt zeigt. In Abb. 2 sind die Linien E-E und in Abb. 3 die Linien F-F gezeigt. Um die Konstruktion der erfindungsgemäßen Maschine mit möglicht wenig Figuren deutlich darstellen zu können, ist der in Abb. 1 dargestellte Schnitt durch den Motor I entlang der Linien E-E der Abb. 2 geführt und der durch den Motor II geführte Schnitt entlang der Linien F-F der Abb. 3 geführt.Fig. 1 shows a substantially through the axes of the gear motors I and II guided section, Fig. 2 a perpendicular to the axes along the lines A-A of Fig. 1 through the engine r guided section, while Fig. 3 is a f perpendicular to the axes along the lines B-B of Fig. 1 through the motor II Section shows. In Fig. 2 the lines E-E and in Fig. 3 the lines F-F are shown. To the construction of the machine according to the invention with as few figures as possible clearly to be able to represent, is the section shown in Fig. 1 through the engine I along along the lines E-E of Fig. 2 and along the section taken through the motor II the lines F-F of Fig. 3 out.

Das Herzstück des Doppelzahnradmotors bilden die Motorläufer 3, 4 des Motors I und die Motorläufer 5, 6 des Motors II, welche nur mit je einem Zahn 7 bzw. 8 und einer anschließenden Zahnlückenvertiefung 7' bzw. 8 versehen sind und als Einsatzstücke im Motor I eingesetzt sind.The motor rotors 3, 4 form the heart of the double gear motor of the motor I and the motor rotors 5, 6 of the motor II, which each have only one tooth 7 or 8 and a subsequent tooth gap recess 7 'or 8 are provided and are used as inserts in engine I.

Gleichartige Einsatzstücke mit je einem Zahn 9 bzw. 10 und je einer Zahnlückenvertiefung 9 bzw. 10' sind im Motor II in schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen seitlich in die Motorläufer eingesetzt. Die Motorläufer sind wegen des Übergewichtes der Einzelzähne dynamisch ausbalanciert. Die Motorläufer 3, 4 des Motors I sind in den Seitendeckeln 11 und 12, die Motorläufer 5, 6 des Motors II in den Seitendeckeln 13, 14 gelagert und laufen in zwei Motorgehäusen 1, 2, die mittels Schrauben 15 zusammengeschraubt sind.Similar inserts each with a tooth 9 or 10 and one each Tooth gap recesses 9 and 10 'are in the motor II in dovetail-shaped recesses inserted laterally in the motor rotor. The motor runners are because of the excess weight the individual teeth are dynamically balanced. The motor rotors 3, 4 of the motor I are in the side covers 11 and 12, the motor rotors 5, 6 of the motor II in the side covers 13, 14 and run in two motor housings 1, 2, which by means of screws 15 are screwed together.

Die Zähne 7 und 8 der Motorläufer 3, 4 im Motor I sind gegenüber den Zähnen 9 und 10 der Motorläufer 5, 6 im Motor II um 180° versetzt, um das Anlaufen des Doppelzahnradmotors in jeder befindlichen Stillage der Einzelzähne beider Motoren zu gewährleisten.The teeth 7 and 8 of the motor rotor 3, 4 in the motor I are opposite the Teeth 9 and 10 of the motor rotors 5, 6 in the motor II offset by 180 ° to prevent the start of the double gear motor in each stationary position of the individual teeth of both motors to ensure.

Das präzise und geräuschlose Eingreifen der Einzelzähne 7, 8, 9, 10 der Motorläufer 3, 4, 5, 6 in beiden Motoren I und II sowie der mit gegenüber dem Modul der Einzelzähne 7, 8, 9, 10 mit wesentlich geringerem Modul ausgeführten Verzahnung 3', 4', 5', 6 der rundum laufenden Läufermantelflächen 3", 4", 5", 6" beider Motoren I und II ineinander wird durch die rundum bezahnten Zahnräder 16, 17 gewährleistet. Diese sind an den abgesetzten Enden der Motorwellen 18, 18', 19, 19' starr befestigt, so daß die Einzelzähne 7 und 8 bzw. 9 und 10 ohne gegenseitige Berührung, also reibungsfrei, aneinander vorbeibewegt werden. Die Motorleistung beider Motoren I und II übernehmen die Zahnräder 16, 17 und leiten diese über die Wellen 19 und/oder 19' an die Verbraucherstelle weiter.The precise and noiseless engagement of the individual teeth 7, 8, 9, 10 the motor rotor 3, 4, 5, 6 in both motors I and II as well as the with compared to the module of the individual teeth 7, 8, 9, 10 with a significantly lower module executed toothing 3 ', 4', 5 ', 6 of the circumferential rotor jacket surfaces 3 ", 4 ", 5", 6 "of both motors I and II are interlocked by the all-round toothed gears 16, 17 guaranteed. These are at the remote ends of the motor shafts 18, 18 ', 19, 19 'rigidly attached so that the individual teeth 7 and 8 or 9 and 10 without mutual Touch, i.e. without friction, be moved past each other. The engine power Both motors I and II take over the gears 16, 17 and pass them through Waves 19 and / or 19 'to the consumer point.

Abb. 2 zeigt die Stellu^> der Zähne im Zeitpunkt des Beginns der Treibstoffzufuhr in den Wirkungsraum 32 des Zahnradmotors I zwischen beide Zähne 7 und 8 der Motor läufer 3 und 4.Fig. 2 shows the position of the teeth at the time of the beginning of the Fuel supply into the action space 32 of the gear motor I between the two teeth 7 and 8 the motor rotor 3 and 4.

Abb. 3 zeigt die Stellung, welche die Zähne 9 und 10 im anderen Zahnradmot II in dem Zeitpunkt einnehmen, in welchem die Zähne 7, 8 im ersten Zahnradmotor I die in Abb. 4 gezeigte Stellung einnehmen Man erkennt, daß die Zähne des einen Zahnradmotors relativ zum anderen Zahnradmotor um 180O versetzt sind.Fig. 3 shows the position, which the teeth 9 and 10 in the other gear motor II take at the time in which the teeth 7, 8 in the first gear motor I take the position shown in Fig. 4 You can see that the teeth of one Gear motor are offset by 180O relative to the other gear motor.

Den Zahnradmotoren wird der flüssige oder gasförmige Treibstoff über Treibstoffverteiler zugeführt, die - wie in Abb. 3 ersichtlich - an den Enden der Wellen 18 und 18' angeordnet sind.The gear motors get the liquid or gaseous fuel over Fuel distributor supplied, which - as can be seen in Fig. 3 - at the ends of the Shafts 18 and 18 'are arranged.

Abb. 4 zeigt im Schnitt C-C die Ausführunysfornl der Treibstoffverteiler für flüssige Medien, Abb. 5 die Ausführunysform für die Zufuhr von gasförmigen Medien.Fig. 4 shows the design of the fuel distributor in section C-C for liquid media, Fig. 5 the embodiment for the supply of gaseous media.

Beim Betrieb mit flüssigen Medien, z.B. Öl, beträgt der Öffnungswinkel vom Berührungspunkt aus gemessen höchstens 50°, der Zentriwinkel des Arbeitsweges beider Motorläufer höchstens je 2700 und der Ausström-Zentriwinkel höchstens 5ovo.When operating with liquid media, e.g. oil, the opening angle is Measured from the point of contact, a maximum of 50 °, the central angle of the work path both motor rotors at most 2700 each and the outflow central angle at most 5ovo.

Beim Betrieb mit gasförmigen Medien, z.B. Druckluft, reicht der Arbeitsweg der Motorläufer über einen Zentriwinkel von höchstens 1800,und der restliche Teil des Arbeitsweges von höchstens 900 wird mit Expansion ausgeführt.When operating with gaseous media, e.g. compressed air, the way to work is sufficient the motor rotor over a central angle of at most 1800, and the remaining part of the work travel of 900 or less is carried out with expansion.

Das durch die Kanäle 22 und 23 in die Treibstoffverteiler 20 und 21 eintretende Druckmedium strömt durch die radial begrenzten Ausnehmungen 24, 25,weiter durch die radialen Öffnungen 26, 27 in die Kanäle 28, 29 und anschließend durch die radialen Öffnungen 30, 31 in die Arbeitsräume 32, 33 beider Motoren, wo der Druck auf die Zähne beider Motorläufer wirkt und diese in eine rotierende Bewegung bringt. Die Zufuhr des Druckmediums wird für beide Motoren I und II durch die Motorwellen 18, 18' der Motorläufer 3 und 5 in den Treibstoffverteilern 20 und 21 mittels in den Wellen vorgesehenen radialen Öffnungen 26 bzw. 27 schieberartig gesteuert. Infolge der rotierenden Bewegung dieser als Steuerwellen wirkenden Motorwellen 19 und 19' in angedeuteter Drehrichtung wird die Medienzufuhr durch die radialen Öffnungen 26 und 27 im Öffnungszeitpunkt geöffnet und nach Beendigung des Arbeitsweges der Motorläufer, der sich über einen Zentriwinkel von höchstens 2700 erstreckt, geschlossen. Hierdurch erfolgt eine kurze Unterbrechung der Medienzufuhr während der Zeit der Medienausströmung.That through the channels 22 and 23 into the fuel distributors 20 and 21 incoming pressure medium flows through the radially delimited recesses 24, 25, further through the radial openings 26, 27 into the channels 28, 29 and then through the radial openings 30, 31 in the working spaces 32, 33 of both engines, where the Pressure acts on the teeth of both motor rotors and causes them to rotate brings. The supply of the pressure medium for both motors I and II is through the motor shafts 18, 18 'of the motor rotors 3 and 5 in the fuel distributors 20 and 21 by means of in the shafts provided radial openings 26 and 27 controlled like a slide. As a result the rotating movement of these motor shafts 19 and 19 'acting as control shafts In the indicated direction of rotation, the media is supplied through the radial openings 26 and 27 open at the time of opening and after the end of the commute to work Motor rotor that extends over a central angle of at most 2700, closed. This results in a brief interruption of the media supply during the time of the Media outflow.

Die rundum laufenden Mantelflächen 3", 4", 5", 6" der Motorläufer 3, 4, 5, 6 beider Motoren I und II sind mit einem hochwertigen elastischen Belag, wie Gummi oder anderen Kunststoffen, versehen, um eine dichte Berührungssperre der Motorläufer zu erzielen. Das Druckmedium wird entlang der Gehäuse zu den Ausströmkanälen 34, 35 geführt, wo es entspannt durch konstruktiv gestaltete Luftwege 36, 37 im Motorraum ins Freie ausströmt, wobei die Arbeitsgeräusche der Motoren auf ein erträgliches Maß gesenkt werden.The circumferential surface 3 ", 4", 5 ", 6" of the motor rotor 3, 4, 5, 6 of both motors I and II are covered with a high-quality elastic covering, such as rubber or other plastics, provided to ensure a tight contact lock of the To achieve motor runner. The pressure medium becomes the outflow channels along the housing 34, 35 out, where it is relaxed by constructively designed airways 36, 37 in the Engine compartment flows out into the open, with the working noise of the engines at a tolerable level Level to be lowered.

Die in Abb. 6 dargestellte Ausführungsform einer bekannten Zahnradpumpe wird durch äußeren Antrieb der Zahnräder C,D in angedeuteter Drehrichtung mit Hilfe des Zahnradlaufsatzes im Saugraum E ein Unterdruck erzeugt. Die freien Zahnkammern beider Zahnräder füllen sich durch den Unterdruck mit Flüssigkeit. Durch die Drehbewegung der Zahnräder C, D in angedeuteter Drehrichtung wird die Flüssigkeit zur Druckseite F gefördert und dem Verbraucher zugeführt.The embodiment of a known gear pump shown in Fig. 6 is by means of external drive of the gears C, D in the indicated direction of rotation with the help of the gear wheel set in the suction chamber E generates a negative pressure. The free tooth chambers Both gears fill with liquid due to the negative pressure. By the rotary motion of the gears C, D in the indicated direction of rotation, the liquid becomes the pressure side F promoted and supplied to the consumer.

Die in Abb. 7 dargestellte Ausführungsform einer analog zu Abb. 6 ausgebildeten erfindungsgemäßen Zahnradpùmpe besteht aus zwei der in Fig. 2 dargestellten Motorläufer 38, 39, an deren Läuferwellen 40, 41 außen die Zahnräder 42, 43 starr befestigt sind, um ein einwandfreies Eingreifen der Zähne beider Motorläufer zu gewährleisten. Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Zahnradpum besteht darin, daß ein doppelt höheres Fördervolumen auf grund der unbezahnten Motorläufer erreicht wird ohne Mehrbedarf an Raum und Gewicht.The embodiment shown in Fig. 7 is analogous to Fig. 6 trained gear pump according to the invention consists of two of those shown in FIG Motor rotor 38, 39, on the rotor shafts 40, 41 of which the gears 42, 43 are rigid on the outside are attached to ensure proper meshing of the teeth of both motor rotors guarantee. The advantage of this gear pump according to the invention is that a twice higher delivery volume is achieved due to the toothless motor rotors becomes without additional space and weight.

Claims

Claims 1. A; I gear motor or as a gear pump for gaseous or liquid media suitable machine with at least one meshing first gear pair, it is noted that each of these interlocking The gears of the first gear pair have a tooth (7 or 8) which is designed in this way is that the upper part of each of the two teeth protrudes radially beyond the pitch circle and immediately in the direction of the circumference next to one to accommodate the over Partial circle projecting part of the tooth (8 or 7) of the other gear provided Well (7 'or 8') is arranged and that in the axial direction next to both Gears with these rigidly connected roller-like rotor surface areas (3 ", 4") are arranged that an at least approximately tight lock for the operation serving medium, such as air, oil and the like, and that the shafts (18 ', 19 ') of the first pair of gears is coupled by a second pair of gears (16, 17) are interlocked over the entire circumference.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the rotor jacket surfaces the two mutually associated roller-like rotor jacket surfaces (3 ", 4") tight roll on each other.

3 machine according to claim 1, characterized in that parts of the two mutually associated rotor jacket surfaces (3 ", 4") are provided with a toothing whose module is only a fraction of the module (3 ', 4') of the individual tooth.

4. Machine according to claim 1, characterized in that in the next the protruding tooth (7 or 8) located recess (7 'or 8') a radial Bore (30) opens and the supply of the operating medium, e.g. air or oil, via a Thrschschieber takes place, which during a predetermined angle of rotation of one of the shaft (18 ') carrying both gears via an axial channel (29) of this shaft communicates with the radial bore (31), which in the next to the protruding Tooth (7) located recess (7 ') opens. (Fig. 2)

5. Machine according to claim Lt, characterized in that the rotating part of the rotary valve from the shaft (18 ') is formed, the one with the axial channel (29) communicating radial Has bore (27) and that the other part of the rotary valve of one in the room fixed component is formed, the one with the outer opening of the radial Bore communicating arcuate channel (24) which extends over a Central angle extends not more than 270 °. (Fig. 4)

6. Machine according to claim Lt, characterized in that two first gear pairs (3, Lt and 5, 6) in the axial Direction are arranged side by side and that the opening times of these two first gear pairs associated rotary valve offset by 180 against each other are.

7. Machine according to claim 6, characterized in that an outflow channel (34 or 35) is present, which communicates with two outflow slots, which extending over a range of at least 40 °, at most 70 °, preferably about 60 °, amount central angle and extend in this angular range with that of the protruding single teeth (7, 8, 9, 10) communicates traversed space. (Fig. 2, 3)