DK158996B - Tandhjulsmaskine, fx motor eller pumpe, med indvendigt indgreb - Google Patents

Description

DK 158996B

Opfindelsen angår en tandhjulsmaskine, fx motor eller pumpe, med indvendigt indgreb som angivet i den indledende del af krav 1.

Ved en kendt tandhjulsmaskine af denne art (DE-AS 21 55 818) 5 er det indvendigt fortandede tandhjuls tænder dannet af fem cylindriske ruller, mens det udvendigt fortandede tandhjul har fire tænder og en trochoideformet omkredsflade. Det udvendigt fortandede tandhjul har i området mellem tænderne på en endeside noter med trekantet tværsnit, som danner fire 10 styreåbninger i det første sæt og samvirker med ti, skiftevis med tryksiden og lavtryksiden forbundne styreåbninger i det andet sæt i en tilgrænsende, med det indvendigt fortandede tandhjul fast forbundet endevæg. Noterne danner endvidere en kort kanal med en munding på omkredsen af det udven-15 digt fortandede tandhjul. Ved denne konstruktion skal alle dele af tandhjulsmaskinen, især fordelerventilens styreåbninger, fremstilles meget nøjagtigt, for at omkoblingen fra tryk til lavtryk og omvendt sker på det rigtige tidspunkt.

Formålet med opfindelsen er at angive en tandhjulsmaskine af 20 den i indledningen beskrevne art, ved hvilken fremstillings-unøjagtigheder, især ved fordelerventilens styreåbninger, påvirker trykomkoblingen i mindre grad.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen som angivet i den kendetegnende del af krav 1.

25 Ved anvendelsen af det første sæt yderligere hjælpe-styreåb-ninger opnås, at der til omkoblingen fra tryk til lavtryk og omvendt altid er en styreåbning til stede, som har en stor afstand fra det øjeblikkelige drejepunkt og dermed en tilsvarende høj drejningshastighed. Fremstillingsunøjagtigheder 30 spiller derfor med hensyn til tidspunktet for omkoblingen praktisk taget ingen rolle. Dette har den fordel, at der optræder færre trykspidser og mindre støj, og der fås et ens- 2

DK 158996B

artet løb. En yderligere fordel består i, at der kan anvendes tandhjul med forholdsvis små dimensioner, ved hvilke trochoidebanen, på hvilken det første sæt styreåbninger og hjælpe-styreåbninger bevæges relativt til de i det andet 5 sæt, i nærheden af det øjeblikkelige drejepunkt vender sin retning og danner en sløjfe. Forskydningen af styreåbninger og hjælpe-styreåbning med 180° giver ifølge krav 2 optimale forhold.

Ved udformningen ifølge krav 3 ligger en styreåbning i områ-10 det mellem tænderne og en hjælpe-styreåbning i tandområdet over for hinanden. Man kan anbringe styreåbningerne forholdsvist nær ved det første tandhjuls omkreds og får alligevel en tilstrækkelig tætning af hjælpe-styreåbningerne i forhold til de nærliggende fortrængningskamre. Når styreåb-15 ningerne og hjælpe-styreåbningerne ifølge krav 4 er anbragt på den samme endeflade af tandhjulet, fås konstruktivt betydelige forenklinger.

Alternativet ifølge krav 5 gør det muligt også at arbejde med tandhjul med lige tandantal.

20 Ved den videre udformning ifølge krav 6 kan alle styreåbninger i det andet sæt ligge på en cirkel. Dette letter ikke kun fremstillingen, men giver også en bedre drift. For de i nærheden af det øjeblikkelige drejepunkt liggende styreåbninger i det første sæt befinder sig uden for styreåbninger-25 nes cirkel i det andet sæt, således at de tilhørende fortrængningskamre alene forsynes af den hurtigt bevægende og derfor en sikker omkobling bevirkende styreåbning.

Ved den konstruktive udformning ifølge krav 7 , kan der på simpel måde fremstilles et tandhjul, som har såvel det dob-30 belte antal styreåbninger på en endeside som de tilsvarende kanaler til forbindelse med de tilhørende mundinger på omkredsen.

3

DK 158996B

Ved udførelsesformen ifølge krav 8 forhindres det, at de med styreåbningerne forbundne mundinger ved trykskifte i det maksimale eller minimale fortrængningskammer frembringer en kortslutning mellem kamrene med forskelligt tryk. Dette gæl-5 der også, når mundingerne af styreåbning og hjælpe-styreåb-ning er forskudt anbragt på tandhjulets omkreds. Derfor fås en højere virkningsgrad af maskinen.

Opfindelsen forklares nærmere nedenstående ved hjælp af et på tegningen vist, foretrukket udførelseseksempel, der viser 10 i fig. 1 et skematisk længdesnit gennem en tandhjuls maskine ifølge opfindelsen,

fig. 2 et billede af tandhjulene langs linien II-II

i fig. 1 med indlagte styreåbninger i det an-15 det sæt, fig. 3 - 8 billeder af de seks plader, som danner det udvendigt fortandede tandhjul, fig. 9 et skematisk billede af tandhjulene ifølge et andet udførelseseksempel, 20 fig. 10 et snit langs linien X-X i fig. 9 og fig. 11 et skematisk billede svarende til fig. 9, set fra den anden side af tandhjulene.

Ifølge fig. 1 er der anbragt et faststående hus 1, som består af en endeplade 2, en lejeblok 3, en sideskive 4, et 25 indvendigt fortandet tandhjul 5, en yderligere sideskive 6 og en endeplade 7. Disse dele er forbundet med hinanden ved hjælp af skruer, af hvilke kun skruer 8 er vist. En hovedaksel 9 er med en hylsteragtig forlængelse 10 lejret i leje-

DK 158996 B

4 blokken 3. Den er over en ledaksel 11 forbundet med et udvendigt fortandet tandhjul 12. Dette består af seks på hinanden lagte plader 13 - 18.

Som fig. 2 viser, har det indvendigt fortandede tandhjul 5 5 en indre omkredsflade 19 i form af en trochoide med midteraksen Mi. På denne måde fås seks tænder 20. Det udvendigt fortandede tandhjul 12 med fem tænder 21 har en midterakse M2, som med afstanden e ligger ekscentrisk i forhold til midteraksen M-|. Tænderne 21 har udvendigt form af et cylin-10 derafsnit, der som virksomt omkredsafsnit 22 ligger an mod omkredsfladen 19, således at der alt i alt fås fem fortrængningskamre 23, nemlig 23a - 23e. Mellem disse virksomme omkredsafsnit 22 findes der uvirksomme omkredsafsnit 24, som ikke kommer i berøring med det indvendigt fortandede tand-15 hjul 5.

Mellem den første plade 13 af det udvendigt fortandede tandhjul 12 og sideskiven 6 dannes en fordelerventil 25. Denne har et første sæt styreåbninger 26 og hjælpe-styreåbninger 27 i tandhjulets 12 plade 13 og et andet sæt styreåbninger 20 28 og 29 i sideskiven 6. Som fig. 2 viser, er der anbragt fem styreåbninger 26a - 26e i området mellem tænderne, som hver danner et hen mod omkredsen åbent indsnit. I de 180° over for liggende tandområder befinder der sig hjælpe-styreåbninger 27a - 27e, som består af et gennembrud og over i 25 fig. 2 kun antydede kanaler 30 er forbundet med de over for liggende fortrængningskamre 23. Styreåbningerne 26 og hjæl-pe-styreåbningerne 27 ligger på en cirkel omkring tandhjulets 12 midterakse M2*

Styreåbningerne 28 og 29 i det andet sæt ligger på en cirkel 30 omkring, midteraksen Mi, hvis radius er noget mindre end den af cirklen, på hvilken styreåbningerne 26 og hjælpe-styreåb-ningerne 27 ligger. Styreåbninger 28 står i forbindelse med en tryktilslutning 31 i endepladen 7 ved, at de over radial-

DK 158996 B

5 kanaler 32 er tilsluttet en ringnot 33, som igen er forbundet med tryktilslutningen 31. Styreåbningerne 29 står over radialkanaler 34 og en aksialboring 35 i forbindelse med en lavtryktilslutning 36, som ligeledes er anbragt i endepladen 5 7. Ved forskellig skravering er antydet, at styreåbningerne 28 og 29 i omkredsretning skiftevis er forbundet med tryksiden og lavtryksiden.

For den nedenstående betragtning antages det, at tandhjulsmaskinen drives som motor.

10 Tilsvarende overvejelser gælder, når den benyttes som pumpe, i forbindelse med et styreapparat, en styreindretning eller lignende. Fig. 2 viser en stilling af tandhjulene 5 og 12, hvor det øjeblikkelige drejepunkt A befinder sig forneden. Fortrængningskamrene 23d og 23e står under tryk, fordi sty-15 reåbningen 26d og hjælpe-styreåbningerne 27d og 27e samvirker med styreåbninger 28. Fortrængningskamrene 23a og 23b fører beholdertryk, fordi den tilhørende styreåbning 26b og hjælpe-styreåbningerne 27a og 27b samvirker med styreåbnin-. ger 29. Ved fortrængningskammeret 23c med maksimalt volumen 20 sker netop omkoblingen. Denne finder hurtigt sted, fordi styreåbningen 26c på grund af den store afstand fra det øjeblikkelige drejepunkt A med høj hastighed svinges i retning mod uret. Den over for liggende hjælpe-styreåbning 27c, som på grund af det nærliggende øjeblikkelige drejepunkt A kun 25 bevæges langsomt, er herved uvirksom, fordi den ligger uden for styreåbningernes 28, 29 cirkel. Ved drejning af tandhjulet mod uret, kredser samtidig midteraksen M2 med uret omkring midteraksen M-|. Det øjeblikkelige drejepunkt forskydes mod venstre i styreåbningens 26a område. Som det næste skal 30 omkoblingen af fortrængningskammeret 23a foretages ved opnåelse af dets mindste volumen. Dette sker ved, at hjælpe-sty-reåbningen 27a med forholdsvis høj hastighed skifter fra en styreåbning 29 til en styreåbning 28. Styreåbningen 26a, som kun bevæger sig langsomt, er herved uvirksom. Fordelerventi-

DK 158996 B

6 len 25 kan derfor gennemføre trykomkoblingen i meget kort tid såvel ved opnåelse af det største volumen som ved opnåelse af det mindste volumen af fortrængningskamrene 23. Fremstillingsunøjagtigheder, som før førte til kommuterings-5 vanskeligheder, bortfalder fuldstændigt. Tandhjulsmaskinen har et meget ensartet løb, arbejder med ringe støj, undgår trykspidser og har praktisk taget intet tab ved fortrængningsvolumenet .

Fig. 3-8 viser de seks plader 13 - 18, af hvilke det ud-10 vendigt fortandede tandhjul 12 er sammensat. Den første plade 13 har, som allerede nævnt, styreåbninger i form af indsnit 26, som umiddelbart danner en munding 41 på tandhjulsomkredsen, og hjælpe-styreåbninger i form af gennembrud 27.

Den anden plade er en hulplade 14 med huller 37 på en ydre 15 cirkel, som er rettet ind efter hjælpe-styreåbningerne 27.

Den tredie plade er en kanalplade 15 med kanalafsnit 38, som strækker sig over en vinkel og fører fra et sted, hvor de flugter med hullerne 37, til et sted på en indre cirkel, hvor de står i forbindelse med hullerne 39 i en yderligere 20 hulplade 16. Den femte plade er en fordelerplade 17 med kanalafsnit 40, som igen strækker sig over en vinkel, udgår fra hullernes 39 position og fører til mundinger 42 på det uvirksomme omkredsafsnit 24, som ligger diametralt over for den dermed forbundne hjælpe-styreåbning 27. Den sjette plade 25 18 afdækker disse kanalafsnit 40. De enkelte plader udstan ses formålstjenligt af stål og loddes sammen. De kan også bestå af sintermetal.

Ved udførelsesformen i fig. 9-11 benyttes med 100 forhøjede henvisningsbetegnelser for tilsvarende dele. Det udven-30 digt fortandede tandhjul 112 har fire tænder 121. Det indvendigt fortandede tandhjul 105, af hvilket kun den indvendige omkreds 119 er vist, har fem tænder 120. Derfor fås fortrængningskamrene 123a, 123b, 123c og 123d. På den ene side af tandhjulet 112 er der anbragt fire styreåbninger

DK 158996 B

7 126a - 126d, som umiddelbart danner mundinger 141, som er anbragt på et uvirksomt afsnit 124 af tandhjulet 112.. På den over for liggende side er hjælpe-styreåbninger 127a - 127d anbragt, som over tilsvarende kanaler 143 er forbundet med 5 mundinger 142 på den over for liggende side 143 af tandhjulet 112. Styreåbningerne 128 og 129 i det andet sået er anbragt på begge sider af tandhjulet 112. Derfor fås en første fordelerventil 125 med hjælpe-styreåbningerne 127a - 127d i det første sæt og de andre styreåbninger 128 og 129 samt en 10 anden fordelerventil 125' med styreåbningerne 126a - 126d i det første sæt og de andre styreåbninger 128' og 129'.

Tandhjulet 112 kan fx være fremstillet ved sintring, hvorved kanalerne 143 er dannet af indlagte og derefter udsmeltede blystrenge. Denne anordnings virkemåde svarer til den i fig.

15 2. Da det kun kommer an på relativbevægelsen af de to tand hjul og de dermed forbundne styreåbninger, kan også det udvendigt fortandede tandhjul stå fast og det indvendigt fortandede tandhjul dreje og kredse. Der er også den mulighed, at det ene tandhjul drejer og det andet kredser. Afvigelser 20 fra den viste nøjagtige 180°-forskydning mellem en styreåbning og den tilhørende hjælpe-styreåbning i det første sæt er mulige, så længe der stadig fås den tilstræbte hurtige vekslen fra en tryk førende anden styreåbning til en lavtryk førende anden styreåbning eller omvendt.

Claims (8)

1. Tandhjulsmaskine, fx motor eller pumpe, med indvendigt indgreb mellem et udvendigt fortandet tandhjul (12; 112. og et indvendigt fortandet tandhjul (5; 105), som mellem sig danner fortrængningskamre (23; 123), og dre- 5 jer og kredser relativt til hinanden, og af hvilke det ene er drejefast forbundet med en hovedaksel (9), og med en fordelerventil (25; 125), som har to sæt af i det mindste i et på tandhjulsakserne vinkelret stående plan samvirkende styreåbninger (26, 126; 28, 128,; 29, 10 129), af hvilke styreåbningerne (26; 126) i det første sæt er fast forbundet med et første tandhjul (12; 112) og fører til omtrent i den samme radialretning liggende mundinger på dette tandhjuls (12; 112) omkreds, og af hvilke styreåbningerne (28, 29; 128, 129) i det andet 15 sæt er fast forbundet med det andet tandhjul (5; 105) og i omkredsretning skiftevis fører til henholdsvis tryk- og lavtryktilslutningen (31, 36), således at ved bevægelsen af det første tandhjul (12; 112) står styreåbningerne (26, 126; 28, 128; 29, 129) skiftevis i for-20 bindelse med tryk- og lavtryksiden, og hvor det udven digt fortandede tandhjul (12; 112) drejer og kredser samt på sin endeside bærer styreåbningerne (26; 126) i det første sæt, kendetegnet ved, at hver styreåbning (26; 126) i det første sæt samvirker med en 25 med det samme omkredsafsnit (24; 124) forbundet hjælpe styreåbning (27; 127), som er anbragt på den over for liggende side af det første tandhjuls (12; 112) midterakse (M2) og ligeledes samvirker med styreåbningerne (28, 29; 128, 128', 129, 129') i det andet sæt således, 30 at de skiftevis står i forbindelse med tryk- og lav tryksiden.

2. Tandhjulsmaskine ifølge krav 1, kendetegnet DK 158996B ved, at styreåbning (26; 126) og samvirkende hjælpestyreåbning (27; 127) i det første sæt er forskudt 180° i forhold til hinanden.

3. Tandhjulsmaskine ifølge krav 1 eller 2, kend e- 5 tegnet ved, at det første tandhjul (12) har et ulige tandantal, og hjælpe-styreåbningerne (27; 127) er placeret ved tænderne.

4. Tandhjulsmaskine ifølge krav 3,kendetegnet ved, at styreåbningerne (26) og hjælpe-styreåbninger- 10 ne (27) i det første sæt er anbragt på den samme ende flade af det første tandhjul (12).

5. Tandhjulsmaskine ifølge krav 1 eller 2, k e n d e -tegnet ved, at det første tandhjul (112) har et lige tandantal og har på sin ene endeflade styreåbnin- 15 gerne (126) i det første sæt og på sin anden endeflade dette sæts hjælpe-styreåbninger (127).

6. Tandhjulsmaskine ifølge et af kravene 1-4, kendetegnet ved, at styreåbningerne er anbragt på cirkler, hvorved alle styreåbninger (128, 128'? 129, 20 129') i det andet sæt har samme afstand fra det andet tandhjuls (5; 105) akse (M<|), og denne afstand er noget mindre end den, som styreåbningerne (26; 126) og hjælpe-styreåbningerne (27; 127) i det første sæt har fra det første tandhjuls (12; 112) akse (M2).

7. Tandhjulsmaskine ifølge et af kravene 1-6, kende tegnet ved, at det udvendigt fortandede første tandhjul (12) består af flere på hinanden liggende plader, at den første plade (13) på en ydre cirkel har det første sæt styreåbninger i området mellem tænderne 30 (21) som indsnit (26), der er åbne hen mod omkredsen og danner en første munding (41), og har hjælpe-styreåb- DK 158996 B ningerne i tandområdet som gennembrud (27), at en fordelerplade (17) har andre mundinger (42) med dertil sluttende kanalafsnit (40), og at der mellem den første plade og fordelerpladen skiftevis er anbragt mindst to 5 hulplader (14, 16), som på henholdsvis indre og ydre cirkler har huller (37, 39), og mindst en kanalplade (15) med kanalafsnit (38), som forbinder to i omkredsen forskudte huller på forskellige cirkler således, at en anden munding er forbundet med et omtrent diametralt 10 over for liggende gennembrud.

8. Tandhjulsmaskine ifølge et af kravene 1-7, kendetegnet ved, at omkredsafsnittene (24; 124), i hvilke de med styreåbningerne (26; 126) og hjælpe-sty-reåbningerne (27; 127) i det første sæt forbundne mun-15 dinger (41, 42; 141, 142) er anbragt, er udformet som uvirksomme afsnit, som ikke kommer i berøring med det andet tandhjul (5).