DE971176C - Einrichtung zur Geraeuschdaempfung von mit Druckluft betriebenen Zahnradmotoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Geräuschdämpfung von mit Druckluft betriebenen Zahnradmotoren Die Erfindung bezieht sich auf mit Druckluft betriebene Zahnradmotoren.
• Solche Zahnradmotoren entwickeln bekanntlich ein sehr starkes Auspuffgeräusch, welches sich für das menschliche Ohr sehr unangenehm und störend auswirkt. Diese Auswirkungen sind besonders stark bei der Verwendung solcher Motoren in geschlossenen Räumen, wie in bergmännischen Untertagebetrieben, wo solche Motoren in großem Umfange eingesetzt werden. Unter diesen Voraussetzungen Stellt die starke Geräuschbildung eine zusätzliche Gefahrenquelle dar, weil es hierdurch für den Bergmann unmöglich wird, auf das Auftreten anderer Geräusche, z. B. als Folge von Gebirgsbewegungen bzw. Brechen von Stempeln infolge plötzlicher Steigerung des Gebirgsdruckes, zu achten.
• Die bisher bei solchen Zahnradmotoren in erster Linie angewendeten Maßnahmen zur Dämpfung des Auspuffgeräusches, wie mit Prallwänden und Schluckstoffen versehene, am Auspuffflansch der Motoren befestigte Schalldämpfer oder eine mit verschieden großen Kammern und mit Leitstutzen versehene Ummantelung des Motorgehäuses, bewirken lediglich eine vergleichsweise geringfügige Dämpfung des bereits entstandenen Auspuffgeräusches.
• Diese Vorschläge gingen also grundsätzlich darauf hinaus, das Auspuffgeräusch nach seiner Entstehung zu dämpfen oder zu beseitigen, ohne indessen eine ausreichende Geräuschbeseitigung herbeizuführen. Außerdem haben diese Vorschläge den Nachteil, daß die Schalldämpfer an die Motoren zusätzlich angebaut werden müssen und daher mehr Raum beanspruchen und daß sie in ihrer Ausführung verhältnismäßig kostspielig und in ihrer Wirkung unvollkommen sind.
• Weiterhin sind folgende Maßnahmen, die sich mit der Geräuschdämpfung an Zahnradkraft- oder Arbeitsmaschinen befassen, bekanntgeworden.
• Bei Zahnradmotoren mit Druckgasantrieb werden zur allmählichen geräuscharmen Entspannung des Druckmittels Abrundungen, Kanäle, Taschen od. dgl. angeordnet, deren Breite und Tiefe nach der durch die Zahnradachsen gelegten Ebene des Gehäuses zu abnehmen und die im Gehäuse an den Stellen vorgesehen sind, wo zwischen den Radkörpern und dem Gehäuse bzw. zwischen beiden Radkörpern Gasmengen freigegeben werden. Bei Zahnradluftpumpen werden zum Vermeiden von Geräuschen und zum allmählichen Ausgleich des Druckes in den von der Eingriffsstelle kommenden Zahnlücken in den bogenförmigen, die Zahnräder umgebenden Wandtangen Nuten (die auch als Schlitze bezeichnet werden) vorgesehen. Bei einer Zahnrad-Flüssigkeitspumpe werden zum Erzielen eines stoßlosenEintritts derFlüssigkeit in dieZahnlücken der Pumpenräder und eines geräuschlosen Ganges tangential zu den Zahnradkopfkreisen liegende Düsen angeordnet, die der Flüssigkeit eine der Umfangsgeschwindigkeit der Zahnräder entsprechende Geschwindigkeit erteilen, wobei der Spalt zwischen dem Gehäuse und der äußeren Mantelfläche der Pumpenräder allmählich von den Düsen in Drehrichtung bis zur üblichen Breite abnimmt.
• Demgegenüber besteht gemäß der Erfindung das Mittel zur Geräuschdämpfung an mit Druckluft -beispielsweise in der Größenordnung von etwa 5 ata -betriebenen Zahnradmotoren darin, daß die die Rotoren umschließenden Gehäusewandungen in einem an die Stelle, an der die Druckluft ihre Arbeit geleistet hat, anschließenden Umfangsbereich, der sich über eine Mehrzahl von Zahnlücken des Rotors erstreckt, durch einen oder mehrere radiale, möglichst schmale Schlitze, durch welche die Druckluft sich fortschreitend entspannend aus den Zahnlücken nach außen entweichen kann, durchbrochen sind.
• Diese Maßnahme führt, wie nicht zu erwarten war, zum praktisch völligen Fortfall jedes Auspuffgeräusches.
• Dieser Erfolg beruht offensichtlich darauf, daß nunmehr nicht nur ein allmählicher Ausgleich der in den Zahnlücken eingeschlossenen Druckluft mit dem Druck der Umgebung erfolgt, sondern die Geschwindigkeit des austretenden Luftstrahls., die etwa der Schallgeschwindigkeit entsprechen soll, mindestens so lange aufrechterhalten bleibt, bis der aus der folgenden Zahnlücke sich entwickelnde Strahl diese Geschwindigkeit angenommen hat. Die Austrittsgeschwindigkeit hängt von dem Druckgefälle (bei Schallgeschwindigkeit durch das kritische Druckverhältnis bestimmt) der Luft ab. Dadurch, daß hier der Austrittsquerschnitt je Zahnlücke möglichst klein gewählt wird, wird die Zeit gewonnen, die erforderlich ist, um den Austritt der Luft mit Schallgeschwindigkeit zu ermöglichen, bis die nächste Zahnlücke den Schlitz anschneidet.
• Da bei der erfindungsgemäßen Ausbildung die durch die Zahnkopfkanten und die Schlitzkanten gebildeten Querschnitte mit den Zahnlücken umlaufen, ist jeder Zahnlücke ein Luftstrahl zugeteilt, der den Luftstrahl der benachbarten Zahnlücke nicht stören kann und auch selbst auf dem Bereich vom Beginn bis zum Ende des Schlitzes nicht gestört wird, wobei jedoch bis zum Ende die eingeschlossene Luft restlos ausströmen kann. Entwickelt sich aus der nächstfolgenden Zahnlücke, welche den Schlitz überläuft, der Luftstrahl, so hat der aus der Vorlücke austretende Strahl noch die kritische, also Schallgeschwindigkeit, d. h., dann kann der sich neu entwickelnde Strahl keine Störung mehr verursachen.
• Es ist weiter bei Zahnraddruckluftmotoren der vorliegenden Art festzustellen, daß beim Einlaufen der Zähne des einen Rotors in die Zahnlücken des anderen die hier befindliche atmosphärische Luft komprimiert wird und daß beim Auseinanderlaufen der Zähne auf der Eintrittsseite der Arbeitsluft im Augenblick der Freigabe der Zahnflanken eine große Druckdifferenz zwischen dem Druck der. Arbeitsluft und dem Druck in der Zahnlücke auftritt. Das hat die Entstehung von Schwingungen zur Folge, die wieder Ursache zur Geräuschbildung sein können.
• Um das zu verhindern, werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in den den Stirnflächen der Zahnräder gegenüberliegenden Gehäusewänden Nuten angebracht, welche die Zahnlückenräume, die nach Einlaufen des einen Rotors in den anderen geschlossen werden, vom Beginn ihres Schließens im Zuge des Ineinanderlaufens an mit dem Auspuff verbinden. Damit wird beim Zusammenlauf.der Zähne auf der Austrittsseite die noch in den Zahnlücken befindliche atmosphärische Luft vom Zeitpunkt der Berührung der Zahnflanken an gleichmäßig ausgeschoben. Der austretende Luftstrahl wird durch die ausgeschobene Luft keineswegs gestört oder beeinflußt. Bei umsteuerbaren Motoren, bei denen Eintritt und Austritt jeweils wechseln können, werden diese Nuten auf beiden Seiten angebracht.
• Die Anordnung von Nuten der vorstehend beschriebenen Art als solche zur allmählichen, möglichst geräuscharmen Entspannung des Druckmittels ist bei Zahnradmotoren mit Druckgasantrieb an sich bekannt.
• Durch die Anordnung dieser Nuten bei gemäß dem Grundgedanken der Erfindung ausgebildeten Druckluft-Zahnradmotoren werden, wie oben erläutert, besondere Vorteile im Hinblick auf die Zielsetzung der Erfindung erzielt.
• In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Nach Abb. i sind die Auspuffschlitze i und 2 in die äußeren Wandungen des Rotorgehäuses 8 eingefräst. Der Querschnitt dieser radialen Schlitze ist aus Abb. 4 ersichtlich.
• Bei der Ausführung nach Abb. 2 sind am Eintritt und Austritt des Rotorgehäuses die Schlitze 3 und ,4 angebracht. In diesem Fall wird allerdings lediglich der auf der Seite des Auspuffs angeordnete Schlitz zur Verhütung des Auspuffgeräusches wirksam. Der mit Rücksicht auf die Umsteuerbarkeit des Motors angebrachte zweite Schlitz auf der Eintrittsseite hat dagegen die Wirkung, daß mehrere Lücken der -beiden Rotoren gleichzeitig mit Frischluft gefüllt werden, ohne dadurch aber die Wirkungsweise des Motors zu beeinträchtigen.
• In der Abb. 3 ist eine Ausführungsform eines umsteuerbaren Motors dargestellt, mit der gleichzeitig die Bildung einer Kompression beim Zusammenlaufen der Verzahnungen der beiden Rotoren verhindert wird. Hierzu sind in den Gehäusewänden, welche die Rotoren stirnseitig abdichten, Nuten 5 und 6 eingefräst, deren Breite etwa der Zahnhöhe entspricht. Dadurch kann die in den Zahnlücken befindliche Luft, die bei bisherigen Bauarten beim jeweiligen Zusammenlaufen von Zahn und Zahnlücke komprimiert wurde, in den Auspuff entweichen. Es können beide Mittel, nämlich die radialen Schlitze und die Nuten, gleichzeitig zur Verhütung der Schallentwicklung benutzt werden, wie es in Abb. 3 und 4 dargestellt ist.
• Die Vermeidung der Kompression beim Zusammenlaufen der Verzahnungen und bei umsteuerbaren Motoren, die frühere Füllung vor dem Verlassen der Verzahnungen durch die erfindungsgemäß angebrachten Nuten in den stirnseitigen Gehäusewänden führt außerdem zu einer höheren Wirtschaftlichkeit der Motoren, indem die Leistung erhöht und der spezifische Luftverbrauch gesenkt wird. Um durch diese Nuten die Eintrittsseite von der Austrittsseite des Motors zu trennen und um die erforderliche Dichtung dort zu erreichen, rnuß aber an der Berührungsstelle der Teilkreise der Verzahnungen der beiden Rotoren ein Abdichtungssteg 7 selbstverständlich verbleiben, dessen Breite jeweils von der Zahnteilung der Rotoren abhängig ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Geräuschdämpfung von mit Druckluft betriebenen Zahnradmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rotoren umschließenden Gehäusewandungen in einem an die Stelle, an der die Druckluft ihre Arbeit geleistet hat, anschließenden Umfangsbereich, der sich über eine Mehrzahl von Zahnlücken des Rotors erstreckt, durch einen oder mehrere radiale, möglichst schmale Schlitze, durch welche die Druckluft sich fortschreitend entspannend aus den Zahnlücken nach außen entweichen kann, durchbrochen sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den den Stirnflächen der Zahnräder gegenüberliegenden Gehäusewänden Nuten angebracht sind, welche die Zahnlückenräume, die nach Einlaufen des einen Rotors in den anderen geschlossen werden, vom Beginn ihres Schließens an im Zuge des Ineinanderlaufens der Verzahnungen beider Rotoren mit dem Auspuff verbinden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei umsteuerbaren Motoren die Nuten auf beiden Seiten angebracht sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 323 327, 366 152, 489 6o8, 497 504, 5o9 756, 687 269; britische Patentschriften Nr. 237 147, 400 5o4.