DE7917308U1

DE7917308U1 - PRESSURE COMB GEARBOX

Info

Publication number: DE7917308U1
Application number: DE19797917308
Authority: DE
Original assignee: Zahnraederfabrik Renk AG
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1979-06-16
Filing date: 1979-06-16
Publication date: 1982-06-24

Description

Unser Az.: PA 603 ZAHNRÄDERFABRIK RENKOur reference: PA 603 ZAHNRÄDERFABRIK RENK AKTIENGESELLSCHAFTSHARED COMPANY

13.6.1979 Gögginger Str.71-83June 13, 1979 Gögginger Str. 71-83

8900 Augsburg8900 Augsburg

DruckkammgetriebePressure comb gear

Die Erfindung betrifft ein Druckkammgetriebe mit zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern und mit einem, einem dieser Zahnräder zugeordneten Druckkamm zur Aufnahme von Axialdrücken zwischen den beiden Zahnrädern bzw. deren Wellen.The invention relates to a pressure comb transmission with two mutually meshing gears and with one, one Pressure comb associated with these gears for absorbing axial pressures between the two gears or their shafts.

Druckkämme dienen bei schnellaufenden Getrieben zur Aufnahme und zum Ausgleich von Axialkräften zwischen Zahnrädern bzw. deren Wellen. Sie werden bei hohen Zahngeschwindigkeiten ab ungefähr 130 m/min anstelle von Axialdrucklagern verwendet, weil letztere sich bei diesen Geschwindigkeiten zu stark erwärmen und deshalb nicht brauchbar sind. Eine übliche Zahngeschwindigkeit der Zahnräder bei Druckverdichteranlagen ist beispielsweise 178 m/min bei einer Drehzahl von 13 400 U/min Die zu übertragende Leistung beträgt beispielsweise 17 BW (etwa 20 0OO PS). Bei den bekannten Druckkammgetrieben bestehen die einzelnen Obersetzungen normalerweise aus einem Stirnrad und einem damit kämmenden Ritzel. Beide sind normalerweise mitPressure combs are used in high-speed gearboxes to absorb and compensate for axial forces between gears or their waves. They are used instead of thrust bearings at high tooth speeds from around 130 m / min. because the latter heat up too much at these speeds and are therefore not usable. A common tooth speed of the gears in pressure compressor systems is, for example, 178 m / min at a speed of 13,400 rpm The power to be transmitted is, for example, 17 BW (about 20 000 PS). In the known pressure comb gears exist individual gear ratios usually from a spur gear and a pinion meshing with it. Both are usually with

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ihren Wellen einstückig hergestellt. Beidseitig dee Ritzels ist auf die Ritzelwelle ein ringförmiger Druckkamm aufgeschrumpft. Die Ritzellager befinden sich beidseitig außerhalb der Druckkämme auf der Ritzelwelle. Dies hat einige Nachteile: Die hohe Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit führt zu einer Aufweitung der ringförmigen Druckkämme und damit zur Gefahr, daß die Druckkämme die Axialdrücke nicht mehr aufnehmen können und abgezogen werden. Die Geschwindigkeit, bei der die Schrumpfspannung der Druckkämme durch die Fliehkraft soweit aufgehoben wird, daß kein sicherer Betrieb mehr gewährleistet ist, liegt bei einer Teilkreisgeschwindigkeit von ungefähr 150 m/s. Die Umfangsgeschwindigkeit und damit die Gefahr einer Fliehkraftaufweitung versucht man dadurch zu verhindern, daß man die Durchmesser der Ritzel- und Zahnräder und damit auch deren tvellen kleiner macht. Dies ergibt jedoch verhältnismäßig breite Ritzel- und Zahnräder, um den einzelnen Zähnen die für die Kraftübertragung erforderliche Stärke zu geben. Durch die Verbreiterung der Ritzel- und Zahnräder kommt jedoch ein anderer Nachteil stärker zur Wirkung, nämlich deren Durchbiegung und Verdrillung infolge der großen Stützweite bzw. des großen Abstandes zwischen den beiden Lagern des betreffenden Ritzels bzw. des betreffenden Zahnrades. Der große Lagerabstand ist einerseits durch die große Zahnbreite und andererseits durch die Lage der Druckkämme zwischen Zahnrad bzw. Ritzel und den Lagern bedingt. Die Verdrillung versucht man durch eine entsprechende Zahnschräge zu kompensieren. Die Schräge der Zähne entspricht der Verdrillung bei Last. Wird jedoch das Getriebe nur mit Teillast betrieben, dann fuhrt die Zahnschräge zu einer einseitigen Zahnbelastung. Weitere Nachteile der Druckkäirane bestehen darin, daß sie die öl- und Wärmeabfuhr der Verzahnung behindern und wegen angeschmiedeten Flanschen an der Ritzelwelle auf der Antriebsseite schwer zu montieren sind. their shafts made in one piece. The pinion on both sides an annular pressure comb is shrunk onto the pinion shaft. The pinion bearings are located on both sides outside the pressure ridges on the pinion shaft. This has some Disadvantages: The high rotational speed or peripheral speed leads to a widening of the annular pressure ridges and thus the risk that the pressure combs can no longer absorb the axial pressures and are withdrawn. The speed, in which the shrinkage tension of the pressure combs is canceled by centrifugal force to such an extent that no Safe operation is more guaranteed, is at a pitch circle speed of approximately 150 m / s. The peripheral speed and thus the danger of an expansion of the centrifugal force, one tries to prevent the Makes the diameter of the pinion and gear wheels and thus their shafts smaller. However, this is proportionate wide pinions and gears to give the individual teeth the strength required for power transmission. By widening the pinion and gear wheels, however, another disadvantage comes to the fore, namely their deflection and twisting due to the large span or the large distance between the two bearings of the relevant pinion or gear. On the one hand, the large bearing spacing is due to the large face width and on the other hand due to the position of the pressure ridges between the gear or pinion and the bearings. The twist one tries to compensate with a corresponding tooth bevel. The slope of the teeth corresponds to the twist under load. However, if the gearbox is only operated at part load, then the tooth slope leads to a one-sided tooth load. Other disadvantages of Druckkäirans are that they hinder the oil and heat dissipation of the gearing and are difficult to mount on the drive side due to forged flanges on the pinion shaft.

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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, diese Nachteile mit einfachen Mitteln zu vermeiden.The aim of the invention is to solve the problem of avoiding these disadvantages with simple means.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Druckkamm des einen Zahnrades mit einem dem anderen Zahnrad zugeordneten Axialdruckelement zusammenwirkt, das zusätzlich zum anderen Zahnrad vorhanden ist.This object is achieved according to the invention in that the pressure comb of a gear with one of the other gear associated axial pressure element cooperates, which is present in addition to the other gear.

Dadurch wird die öl- und Wärmeabfuhr der Verzahnung nicht mehr so stark oder gar nicht behindert. Der Druckkamm oder die Druckkämme können axial mit größerem Abstand vom Zahnrad bzw. Ritzel angeordnet werden, so daß die Lager unmittelbar neben dem Zahnrad bzw. dem Ritzel mit einem kurzen Lagerabstand angeordnet werden können. Ferner kann der Fliehkraftaufweitung der Druckkämme durch zusätzliche Maßnahmen entgegengewirkt werden, ohne den Ritzeln und Zahnrädern eine im Vergleich zum Durchmesser verhältnismäßig große Breite geben zu müssen. Beispielsweise können die Druckkämme auf einen im Durchmesser kleineren Wellenteil aufgeschrumpft sein, was bei gleicher Drehzahl eine kleinere Fliehkraftwirkung zur Folge hat. Auch können die Druckkämme angeschraubt oder aus einem Stück mit der betreffenden Welle oder dem betreffenden Zahnrad bzw. Ritzel bestehen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Druckkamm an die Welle angeschmiedet ist und die Welle ebenfalls ein einstückiges Teil mit dem Zahnrad bzw. Ritzel bildet.This prevents the gearing from dissipating oil and heat more so or not at all handicapped. The pressure comb or the pressure combs can axially with a greater spacing be arranged by the gear or pinion, so that the bearings immediately next to the gear or pinion with a short bearing distance can be arranged. Furthermore, the centrifugal force expansion of the pressure combs can through additional measures can be counteracted without the pinions and gears one compared to the diameter to have to give a relatively large width. For example, the pressure combs can have a diameter smaller shaft part, which results in a smaller centrifugal force effect at the same speed. The pressure combs can also be screwed on or made in one piece with the shaft or shaft in question Gear or pinion exist. A preferred embodiment of the invention is that the pressure comb to the Shaft is forged and the shaft also forms an integral part with the gear or pinion.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruch en.Further features of the invention emerge from the subclaim en.

Mehrere Ausführungsformen werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiel beschrieben. In diesen zeigenSeveral embodiments are referred to below on the drawings as an example. In these show

Fig. 1 eine bekannte Druckverdichter-Anlage mit Druckkammgetrieben,1 shows a known pressure compressor system with pressure comb gears,

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Druckkammgetriebes nach der Erfindung/Fig. 2 shows a preferred embodiment of a pressure comb gear according to the invention /

Fig. 3 " 5 weitere Ausführungsformen der Erfindung in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2.Fig. 3 "5 further embodiments of the invention in similar to FIG. 2.

Bei der bekannten Druckverdichteranlage nach Fig. 1 treibt ein Motor 1 über eine Kupplung 2 ein Zahnrad 3 (ein Stirnrad^ an. Das Zahnrad 3 kämmt mit einem Ritzel 4, an dessen Welle ein Niederdruckverdichter 5 und ein Zahnrad 6 angeschlossen sind. Letzteres kämmt mit einem weiteren Ritzel 7, dessen Welle einen Hochdruckverdichter 8 antreibt. Die Beiden Ritzel 4 und 7 sind an ihren Stirnseiten mit Druckkämmen 9 und 10 bzw. 11 und 12 versehen. Die Druckkämme 9 und des Ritzels 4 umgreifen die Zähne des Zahnrades 3, und die Druckkämme 11 und 12 des Ritzels 6 umgreifen die Zähne des Zahnrades 6. Somit bilden die beiden Ritzel 4 und 7 mit den Zahnrädern 3 und 6 jeweils ein Druckkammgetriebe. Die Druckkämme 9 bis 12 übertragen axial auftretende Kräfte. Die gesamte Axialkraft wird von einem Axialdrucklager 13 übernommen, welches die Welle des Zahnrades 3 stützt. Diese Welle hat eine verhältnismäßig niedrige Drehzahl/ da sie der Drehzahl des Motors 1 von beispielsweise 1200 ü/min entspricht. Diese Drehzahl wird durch die übersetzung vom Zahnrad 3 auf das Ritzel 4 beispielsweise auf 7200 U/min erhöht. Die Drehzahl von 7200 U/min wird durch die übersetzung des weiteren Zahnrades 6 mit dem Ritzel 7 auf 13 400 U/min erhöht. Das einzige verwendete Axialdrucklager 13 befindet sich demgemäß an der Welle mit der niedrigsten Drehzahl. Die Leistung des Motors 1 beträgt beispielsweise 26 MW.In the known pressure compressor system according to FIG. 1, a motor 1 drives a gear 3 (a spur gear ^ at. The gear 3 meshes with a pinion 4 on the shaft a low pressure compressor 5 and a gear 6 are connected. The latter meshes with another pinion 7, whose Shaft drives a high pressure compressor 8. The two pinions 4 and 7 have pressure combs on their end faces 9 and 10 or 11 and 12. The pressure combs 9 and the pinion 4 engage around the teeth of the gear 3, and the Pressure combs 11 and 12 of the pinion 6 encompass the teeth of the gear 6. Thus, the two pinions 4 and 7 also form the gears 3 and 6 each have a pressure comb gear. The pressure combs 9 to 12 transmit axially occurring forces. The entire axial force is taken over by a thrust bearing 13 which supports the shaft of the gear 3. These Shaft has a relatively low speed / since it corresponds to the speed of the engine 1 of, for example, 1200 rpm is equivalent to. This speed is increased by the translation from gear 3 to pinion 4, for example to 7200 rpm elevated. The speed of 7200 rpm is increased by the translation of the further gear 6 with the pinion 7 13 400 rpm increased. The only thrust bearing used 13 is accordingly located on the shaft with the lowest speed. The power of the engine 1 is for example 26 MW.

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Das erfindungsgemäße Dr-uckkammlager nach Fig. 2 enthält ein Ritzel 21 mit einer mit ihr einstückigen Welle 22, an deren eines Ende ein zweiseitig wirkender Druckkamm 23 und an deren anderes Ende ein Wellenanschlußflansch 24 angeschmiedet sind. An letzteren ist der Flansch 25 einer Abtriebswelle 26 angeschlossen . Zwischen Druckkamm 23 und Ritzel 21 sowie zwischen diesem Ritzel 21 und dem Flansch 24 befindet sich je ein Lager 27 bzw. 28.The pressure comb bearing according to the invention according to FIG. 2 contains a Pinion 21 with a shaft 22 integral with it, at one end of which a bilateral pressure comb 23 and at which the other end of a shaft connecting flange 24 are forged. The flange 25 of an output shaft 26 is connected to the latter . Between the pressure comb 23 and pinion 21 and between this pinion 21 and the flange 24 there is each a bearing 27 or 28.

Mit dem Ritzel 21 steht ein Zahnrad 29 mit einer vorzugsweise einstückig mit ihr hergestellten Welle 30 in Eingriff. Beidseitig unmittelbar neben dem Zahnrad 29 (ein Stirnrad) befinden sich auf der Welle 30 Lager 31 und 32. An der Welle befindet sich in einem durch das Lager 31 gegebenen Abstand vom Zahnrad 29 ein Flansch 33 zum Anschluß eines Flansches einer Antriebswelle 35. Der Flansch 33 kann an dieser Welle angeschmiedet sein. Der Außenumfang des Flansches 33 ist als ringförmiges Axialdruckelement 36 ausgebildet, das mit einer Umfangsnut des zweiseitig wirkenden Druckkammes 33 in Eingriff steht.With the pinion 21, a gear 29 is in engagement with a shaft 30 preferably made in one piece with it. On both sides Immediately next to gear 29 (a spur gear) there are bearings 31 and 32 on shaft 30. On the shaft a flange 33 for connecting a flange is located at a distance from the gear 29 given by the bearing 31 a drive shaft 35. The flange 33 can be forged onto this shaft. The outer periphery of the flange 33 is as annular axial pressure element 36 is formed, which engages with a circumferential groove of the pressure ridge 33 acting on both sides stands.

Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Fig. 2,und einander entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. In Fig. 3 ist jedoch kein angeschmiedeter, sondern ein an die Ritzelwelle 22 angeschraubter, beidseitig wirkender Druckkamm 39 vorgesehen.FIG. 3 corresponds essentially to FIG. 2 and to one another corresponding parts are provided with the same reference numbers. In Fig. 3, however, is not a forged, but a provided on the pinion shaft 22 screwed, double-acting pressure comb 39.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 befinden sich Radiallager 41 und 42 einer Ritzelwelle 43 zwischen einem Ritzel 44 und einseitig wirkenden Druckkämmen 45 und 46. Ritzel 44, Welle 43 und Druckkämme 45 und 46 können wieder einstückig, vorzugsweise angeschmiedet,sein, und Ritzel 44 steht mit dem Zahnrad 29 in Eingriff, welches an seinem freien Wellenende 47In the embodiment according to FIG. 4, radial bearings 41 and 42 of a pinion shaft 43 are located between a pinion 44 and on one side acting pressure combs 45 and 46. Pinion 44, shaft 43 and pressure combs 45 and 46 can again be in one piece, preferably be forged, and pinion 44 is in engagement with the gear 29, which at its free shaft end 47

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ebenfalls mit einem ring- bzw. scheibenförmigen Axialdruckelement 48 versehen ist. Letzteres wirkt einseitig mit dem Druckkamm 46 zusammen, während das auf der dazu abgewandten Seite des Zahnrades 29 auf der Zahnradwelle 30 sitzende Axialdruckelement 36 einseitig mit dem Druckkairan 45 zusammenwirkt.is also provided with an annular or disk-shaped axial pressure element 48. The latter is one-sided the pressure comb 46, while that on the opposite side of the gear 29 on the gear shaft 30 seated axial pressure element 36 on one side with the pressure kairan 45 cooperates.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 5 bildet ein Ritzel 51 ein einstückiges Teil mit einer Ritzelwell? 52. An letztere ist ein zweiseitig wirkender Druckkamm 53 und ein Anschlußflansch 54 für den Anschluß des Flansches 25 der Abtriebswelle 26 angeschmiedet. Ein Ritzellager 5-5 befindet sich unmittelbar neben dem Ritzel 51 auf der Welle 52. Das andere Radiallager 56 befindet sich auf der Ritzeiweile 52 zwischen Druckkamm 53 und Flansch 54. Mit dem Ritzel 51 steht ein Zahnrad 57 in Eingriff. An das Zahnrad 57 (Stirnrad) bzw. an dessen einstückige Welle 58 ist ein ringförmiges bzw. scheibenförmiges Axialdruckelement 59 angeschmiedet, das in eine Umfangsnut des zweiseitig wirkenden Druckkammes eingreift. An einen Flansch 60 der Zahnradwelle 58 ist der Flansch 34 einer Antriebswelle 35 angeschlossen.In the embodiment of the invention according to FIG. 5 forms a pinion 51 an integral part with a pinion shaft? 52. A bilateral pressure comb 53 and is attached to the latter a connecting flange 54 for connecting the flange 25 of the output shaft 26 is forged on. A pinion bearing 5-5 is located is located directly next to the pinion 51 on the shaft 52. The other radial bearing 56 is located on the scoring shaft 52 between pressure comb 53 and flange 54. A gear 57 meshes with pinion 51. To gear 57 (spur gear) or an annular or disk-shaped axial pressure element 59 is forged onto its one-piece shaft 58, which engages in a circumferential groove of the bilateral pressure comb. To a flange 60 of the gear shaft 58 is the Flange 34 of a drive shaft 35 connected.

Die Fliehkräfte haben auf den Druckkamm 53 keine nachteilige Wirkung, da er angeschmiedet ist. Der Abstand der Lager 55 und 56 des Ritzels 51 bzw. der Lager 61 und 62 des Zahnrades 57 ist zwar etwas größer als bei den vorstehend beschriebenen Ausführungen der Erfindung, jedoch immer noch kleiner als bei den bekannten Konstruktionen.The centrifugal forces have no adverse effect on the pressure comb 53, since it is forged on. The distance between the bearings 55 and 56 of the pinion 51 and the bearings 61 and 62 of the gear 57 are somewhat larger than those described above Embodiments of the invention, but still smaller than the known constructions.

Abwandlungen der erfindungsgemäßen Ausführungsform können darin bestehen, daß die Antriebswelle mit der Abtriebswelle vertauscht wird. Auch ist es möglich, auf die Ritzelwelle ein scheibenförmiges Axialdruckelement und auf die Zahnradwelle einen Druckkamm aufzubringen, also gegenüber denModifications of the embodiment according to the invention can consist in the fact that the drive shaft is interchanged with the output shaft. It is also possible to use the pinion shaft to apply a disk-shaped axial pressure element and a pressure comb on the gear shaft, that is to say opposite the

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beschriebenen Ausführungsformen Druckkamm und Axialdruckelement gegenseitig zu vertauschen.Embodiments described pressure comb and axial pressure element to swap each other.

"Angeschmiedet" bedeutet im Rahmen der Erfindung, daß der Druckkamm mit dem zugehörigen Ritzel bzw. Zahnrad und/oder dessen Welle aus einem Stück besteht und durch Schmieden formmäßig hergestellt wurde."Forged" means in the context of the invention that the pressure comb with the associated pinion or gear and / or whose shaft consists of one piece and was manufactured in terms of shape by forging.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist die kreisscheibenförndge Form des Druckkammes und dessen Befestigung ohne aufzuschrumpfen.A special feature of the invention is the circular disk shape Shape of the pressure comb and its attachment without shrinking.

Claims

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1. Pressure comb gear with two mutually engaged Gears and with a pressure comb assigned to one of these gears for absorbing axial pressures between the two gears or their shafts, characterized in that the pressure comb (23; 39; 45,46; 53) of the a gear (21; 44; 51) with one of the other gear (29; 57) associated axial pressure element (36; 48; 59) interacts, which is present in addition to the other gear.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that that the pressure comb (23; 39; 45,46) and the axial pressure element (36; 48) axially outside of bearings (27, 28; 41, 42) of the two gears (21, 29; 44, 29) or their Shafts are arranged so that these bearings between the pressure ridge or axial pressure element and associated gear are located.

3. Transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure comb and / or the axial pressure element form an integral part with the associated gearwheel and / or its shaft, preferably screwed on are.

4. Transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure comb (30) is screwed on.

5. Transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure comb is one in both

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Axial pressure-absorbing element (23; 39; 53) is.

6. Transmission according to claim 5, characterized in that the double-acting pressure comb (53) between the gear (51) and a bearing (56) of the associated gear shaft (52) is arranged and that on the other gear side a bearing ($ 5) is directly is arranged next to the gear (5 ¹ ).

7. Transmission according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ^ xialdruckelement (36; 48; 59) is an annular or disk-shaped part.