EP0802326B1 - Pressure gradient controlled gear machine - Google Patents

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EP0802326B1
EP0802326B1 EP96105855A EP96105855A EP0802326B1 EP 0802326 B1 EP0802326 B1 EP 0802326B1 EP 96105855 A EP96105855 A EP 96105855A EP 96105855 A EP96105855 A EP 96105855A EP 0802326 B1 EP0802326 B1 EP 0802326B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gears
pressure
machine according
distribution spaces
displacing machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96105855A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0802326A1 (en
Inventor
Fred Rausch
Horst Weidhaas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Haldex Hydraulics GmbH
Original Assignee
Haldex Barnes GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haldex Barnes GmbH filed Critical Haldex Barnes GmbH
Priority to DE59607362T priority Critical patent/DE59607362D1/en
Priority to EP96105855A priority patent/EP0802326B1/en
Priority to ES96105855T priority patent/ES2160737T3/en
Priority to US08/673,529 priority patent/US5730589A/en
Priority to DE19713907A priority patent/DE19713907A1/en
Publication of EP0802326A1 publication Critical patent/EP0802326A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0802326B1 publication Critical patent/EP0802326B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump

Definitions

  • the invention relates to a displacement machine two intermeshing, externally toothed gears according to the preamble of claim 1.
  • Displacement machines are known. Such machines are characterized by high running noise as well relatively strong flow pulsations that are disruptive and are therefore undesirable.
  • Tolerances pinion head circle and housing inner diameter
  • the gears act so that they are radial with be subjected to a force.
  • the wheels are loaded by a drive torque.
  • the forces acting on a gear result a resulting force whose line of action with the line of action of the resulting power of the other Gear diverges, that is, the gears become by the resulting resulting directed away from each other Forces pressed apart.
  • a displacement machine is used to solve this task proposed that mentioned in claim 1 Features. Because the im the higher Prevailing connection area Pressure over a peripheral area of the gears to the one with the lower pressure level Connection area is returned, whereby the Gears pressed against each other by hydraulic forces are guaranteed in a simple way, that the resulting resulting on the gears Forces or their lines of action in an area on the suction side to cut. This causes the movements the gears are facing each other, which makes the teeth in the area where they are together comb, be pushed together so that on the one hand the backlash of the gears and on the other hand the space is reduced, the two teeth include with each other.
  • the reduction of the included Room volume leads directly to one Reduction of the enclosed in this room also referred to as the squeeze volume of fluid and thus to a significant reduction the flow pulsation, i.e. the pressure vibrations in the connection area with the higher pressure level, due to this the sound power level the displacement machine is significantly reduced is.
  • the fact that the first pressure distribution rooms over a circumferential area of the gears of Extend 70 ° and approximately symmetrical to the axis of symmetry lie and that the second pressure distribution rooms - starting from the first - to the Extend circumferential area of the gears, the 45 ° in front of the suction area are the noise level and further reduces the flow pulsation.
  • connection areas separated from each other by a double flank seal are:
  • the gears are affected by those acting on them resulting forces towards each other moved that the meshing teeth the Suction side and pressure side by means of three touch or Separate sealing points.
  • the thus trained Double-flank sealing is thus realized that a tooth with its two flanks simultaneously on the flanks of two teeth of the other Gear rolls, which permanently three Sealing points are given on an engagement line are arranged and move along this.
  • the double flank seal also leads to a Reduction of the squeezing volume, which causes the flow pulsation compared to a single flank seal, the only two interventional respectively Sealing points in the separation area between suction and Printed page is reduced by 75%. Because of the proportionality between running noise and flow pulsation is the noise level reduced accordingly.
  • An embodiment of the displacement machine is also preferred, where the resultant from the hydraulic radial forces and from on to the Torque acting on the axis of rotation of the gearwheels mechanical forces with an axis of symmetry each include an angle that is smaller Is 90 °. This causes in the area of by Manufacturing tolerances possible play one another too directed movement of the two gears, whereby the teeth of the gears mesh in such a way that both flanks of the suction from the Teeth on the pressure side separating a gear Flanks of one tooth of the other gear.
  • the displacement machine operated as a pump that is a gear with a driving torque pressurized so that a fluid is required becomes. It is possible to understand how the Reverse displacement machine and this also as To operate the engine.
  • the figure shows a schematic sectional view a displacement machine 1 with a housing, of which is shown here only the inner surface 3 of the housing is.
  • the housing inner surface 3 encloses an interior 5 which on its end faces by Sealing surfaces is limited.
  • the sealing surfaces are usually also referred to as printing plates Lids closed.
  • the interior 5 has a cross section in Form an eight on, by two axially parallel Holes is formed.
  • two externally toothed gears 11 and 13 arranged, the rotatably connected to axes of rotation 15 and 17 are and their side surfaces close to the sealing surfaces issue.
  • the centers of the gears 11 and 13 each lie on an intersection, the of an axis of symmetry 19 and a plane El respectively from the axis of symmetry 19 and one Level E2 is formed.
  • the levels E1 and E2 run parallel to each other and orthogonal to the axis of symmetry 19.
  • the gears 11 and 13 mesh in one Separation area 21 with each other, the two connection areas 23 and 25 separates. That too promoting fluid is the lower of the pressure level having connection area 23 (suction side) conveyed to the connection area 25 (pressure side), which is a higher pressure level than the connection area 23 has.
  • connection area 23 is a bore 29 in the housing of the displacement machine 1, by means of which the interior 5 with a fluid supply - not shown here - Line is connected.
  • the case points a further bore 31 on the connection area 25 is arranged and in which the of the conveying spaces 27 delivered, pressurized fluid the displacer 1 promoted and for example is supplied to a consumer.
  • the desired game between the tooth heads 37 of the Gears 11 and 13 and the housing inner surface 3 leads to that of the one having the higher pressure level Connection area 25 the pressure over the peripheral area of the gears in the direction of Connection area 23 expands.
  • the one on the scope The pressure applied to each of the gears creates two gears one facing the center of the gear Radial force by one by the drive torque generated mechanical force superimposed becomes.
  • the radial force and the mechanical Force can be added to a vector by vectorial addition resulting force, in the following briefly resultant called, are summarized, their direction of action or line through the center of the corresponding gear.
  • the groove-like pressure distribution space 33 is symmetrical trained to the axis of symmetry 19 and in this exemplary embodiment in the sealing surface 9 brought in.
  • a pressure distribution room 35 Extending from the pressure distribution space 33 there is a groove-like channel in the direction of the connection area 23, here as a pressure distribution room 35 is designated.
  • the pressure distribution space 35 has a tapering towards the suction side Cross-section and leads on the pressure side prevailing system pressure up to approximately 45 ° before Bore 29 of the connection area 23 back.
  • the pressure distribution space 35 in the housing the displacement machine 1 or in the inner surface of the housing 3 another pressure return duct, -bore, groove or the like provided his.
  • the positioning of the pressure distribution rooms 33 and 35 in or on the displacement machine is generally freely selectable. It's important, that the system pressure is defined on the periphery of the Gears is distributable that the gears are pressed against each other become.
  • the gear 13 has a first Print field D1, which is from the print side in Direction of the suction side over an angular range of extends approximately 230 °.
  • the width of the as an annulus segment shown pressure field D1 corresponds to the maximum acting on the connection area 25 Pressure p1 (system pressure).
  • a second pressure field D2 extends over an angular range of approximately 30 ° and in which there is approximately 80% of the maximum pressure p1.
  • the pressure in the pressure field D2 is designated p2.
  • Another, third pressure field D3 connects to the pressure field D2 and extends itself up to the bore 29 of the connection area 23.
  • Pressure p3 which corresponds to approximately 10% of the maximum pressure p1.
  • Due to the arrangement and Design of the pressure distribution rooms 33 and 35 is the extension of the pressure fields D1 to D3 over the circumference of the gear 13 and their pressures p1 exactly defined up to p3.
  • the resulting - Radial force, not shown here, is as above already described - by a mechanical force, superimposed on the drive torque.
  • the one formed from it Resulting R1 takes center stage Gear 13 and closes with the axis of symmetry 19 an angle ⁇ which is less than 90 °.
  • a pressure field D4 a pressure p4, which is approximately 60% of the maximum Pressure is p1.
  • the pressure forces of the Pressure fields D1 and D4 are created by the drive torque induced mechanical force a resultant R2 summarized with the Axis of symmetry 19 includes an angle ⁇ that is less than 90 °.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine mit zwei miteinander kämmenden, außenverzahnten Zahnrädern gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a displacement machine two intermeshing, externally toothed gears according to the preamble of claim 1.

Verdrängermaschinen sind bekannt. Derartige Maschinen zeichnen sich durch hohe Laufgeräusche sowie relativ starke Förderstrompulsationen aus, die störend und daher unerwünscht sind. Durch Vorgabe und Toleranzen (Ritzelkopfkreis- und Gehäuseinnendurchmesser) entsteht ein Spiel zwischen dem Zahnkopf und dem Gehäuse der Verdrängermaschine beziehungsweise der Gehäuseinnenfläche, an der der Zahnkopf anliegt. Dadurch kann der auf der Druckseite anstehende Systemdruck teilweise auf den ümfangsbereich der Zahnräder einwirken, so daß diese radial mit einer Kraft beaufschlagt werden. Zusätzlich werden die Räder durch ein Antriebsdrehmoment belastet. Die an einem Zahnrad angreifenden Kräfte ergeben eine resultierende Kraft, deren Wirkungslinie mit der Wirklinie der resultierenden Kraft des anderen Zahnrades divergiert, das heißt die Zahnräder werden durch die voneinander weg gerichteten resultierenden Kräfte auseinandergedrückt. Dadurch ergibt sich ein erhöhtes Flankenspiel in dem Bereich, in dem die Zähne der Zahnräder miteinander kämmen und die Saugseite von der Druckseite der Verdrängermaschine trennen. Das erhöhte Flankenspiel hat zur Folge, daß ein relativ großes Volumen zwischen den Zähnen eingequetscht wird, wodurch der Fluid-Förderstrom auf der Druckseite pulsierenden Druckstößen unterworfen wird, die auch zu einem erhöhten Schalleistungspegel führen.Displacement machines are known. Such machines are characterized by high running noise as well relatively strong flow pulsations that are disruptive and are therefore undesirable. By default and Tolerances (pinion head circle and housing inner diameter) there is a game between the tooth head and the housing of the displacement machine respectively the inner surface of the housing on which the tooth tip is present. This allows the one on the print page System pressure partly on the circumferential area the gears act so that they are radial with be subjected to a force. In addition the wheels are loaded by a drive torque. The forces acting on a gear result a resulting force whose line of action with the line of action of the resulting power of the other Gear diverges, that is, the gears become by the resulting resulting directed away from each other Forces pressed apart. This gives there is an increased backlash in the area in which the teeth of the gears mesh with each other and the suction side from the pressure side of the displacement machine separate. The increased backlash has to Consequence that a relatively large volume between the Teeth are crushed, reducing the fluid flow pulsating pressure surges on the pressure side is subjected to an increased too Lead sound power level.

Bei einer aus der US-A-4 087 216 bekannten Verdrängermaschine der gattungsgemäßen Art, die auch als Zahnradpumpe bezeichnet werden kann, wird der am Druckbereich vorliegende Mediumdruck über den Umfangsbereich der Zahnräder zu dem Saugbereich zurückgeführt. Die beiden Zahnräder werden dadurch aneinander gedrückt, wodurch das Flankenspiel zwischen den Zähnen reduziert ist, so daß diese bekannte Verdrängermaschine im Betrieb leiser ist und eine geringere Förderstrompulsation aufweist, diesbezüglich aber noch nicht optimal konfiguriert ist.In a displacement machine known from US-A-4 087 216 of the generic type, which also as Gear pump can be called, the most Print area available medium pressure over the peripheral area of the gears returned to the suction area. The two gears are thereby pressed together, causing the backlash between the teeth is reduced, so that this known Displacement machine is quieter in operation and has a lower flow pulsation in this regard but is not yet optimally configured.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verdrängermaschine zu schaffen, die eine weiter reduzierte Förderstrompulsation und einen weiter reduzierten Schalleistungspegel aufweist.It is therefore an object of the invention to provide a positive displacement machine to create one that further reduced Flow pulsation and a further reduced Has sound power level.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verdrängermaschine vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Dadurch, daß der im das höhere Druckniveau aufweisenden Anschlußbereich herrschende Druck über einen Umfangsbereich der Zahnräder zu dem das niedrigere Druckniveau aufweisenden Anschlußbereich zurückgeführt wird, wodurch die Zahnräder durch hydraulische Kräfte gegeneinandergepreßt werden, wird auf einfache Weise gewährleistet, daß die auf die Zahnräder wirkenden resultierenden Kräfte beziehungsweise deren Wirkungslinien sich in einem auf der Saugseite befindlichen Bereich schneiden. Dies führt dazu, daß die Bewegungen der Zahnräder aufeinander zu gerichtet sind, wodurch die Zähne in dem Bereich, in dem sie miteinander kämmen, ineinandergeschoben werden, so daß einerseits das Flankenspiel der Zahnräder sowie andererseits der Raum verkleinert ist, den zwei Zähne miteinander einschließen. Die Verringerung des eingeschlossenen Raumvolumens führt unmittelbar zu einer Reduzierung der in diesem Raum eingeschlossenen, auch als Quetschvolumen bezeichneten Fluidmenge und somit zu einer erheblichen Verringerung der Förderstrompulsation, also der Druckschwingungen in dem das höhere Druckniveau aufweisenden Anschlußbereich, aufgrund dessen der Schalleistungspegel der Verdrängermaschine wesentlich verringert ist. Dadurch, daß sich die ersten Druckverteilungsräume über einen Umfangsbereich der Zahnräder von 70° erstrecken und annähernd symmetrisch zur Symmetrieachse liegen und daß sich die zweiten Druckverteilungsräume -ausgehend von den ersten- bis in den Umfangsbereich der Zahnräder erstrecken, der 45° vor dem Saugbereich liegt, sind der Geräuschpegel und die Förderstrompulsation weiter verringert.A displacement machine is used to solve this task proposed that mentioned in claim 1 Features. Because the im the higher Prevailing connection area Pressure over a peripheral area of the gears to the one with the lower pressure level Connection area is returned, whereby the Gears pressed against each other by hydraulic forces are guaranteed in a simple way, that the resulting resulting on the gears Forces or their lines of action in an area on the suction side to cut. This causes the movements the gears are facing each other, which makes the teeth in the area where they are together comb, be pushed together so that on the one hand the backlash of the gears and on the other hand the space is reduced, the two teeth include with each other. The reduction of the included Room volume leads directly to one Reduction of the enclosed in this room also referred to as the squeeze volume of fluid and thus to a significant reduction the flow pulsation, i.e. the pressure vibrations in the connection area with the higher pressure level, due to this the sound power level the displacement machine is significantly reduced is. The fact that the first pressure distribution rooms over a circumferential area of the gears of Extend 70 ° and approximately symmetrical to the axis of symmetry lie and that the second pressure distribution rooms - starting from the first - to the Extend circumferential area of the gears, the 45 ° in front of the suction area are the noise level and further reduces the flow pulsation.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Verdrängermaschine, bei der die Anschlußbereiche durch eine Zweiflankendichtung voneinander getrennt sind: Die Zahnräder werden durch die auf sie wirkenden resultierenden Kräfte derart aufeinander zu bewegt, daß die miteinander kämmenden Zähne die Saugseite und Druckseite mittels dreier Berühr- beziehungsweise Dichtpunkte trennen. Die somit ausgebildete Zweiflankendichtung wird also dadurch realisiert, daß ein Zahn mit seinen beiden Flanken gleichzeitig an den Flanken von zwei Zähnen des anderen Zahnrades abwälzt, wodurch permanent drei Dichtpunkte gegeben sind, die auf einer Eingriffslinie angeordnet sind und sich entlang dieser bewegen. Die Zweiflankendichtung führt auch zu einer Verringerung des Quetschvolumens, wodurch die Förderstrompulsation im Vergleich zu einer Einflankendichtung, die lediglich zwei Eingriffs- beziehungsweise Dichtpunkte im Trennbereich zwischen Saug-und Druckseite aufweist, um 75% reduziert ist. Aufgrund der Proportionalität zwischen Laufgeräusch und Förderstrompulsation ist der Geräuschpegel dementsprechend herabgesetzt. An embodiment of the Displacement machine in which the connection areas separated from each other by a double flank seal are: The gears are affected by those acting on them resulting forces towards each other moved that the meshing teeth the Suction side and pressure side by means of three touch or Separate sealing points. The thus trained Double-flank sealing is thus realized that a tooth with its two flanks simultaneously on the flanks of two teeth of the other Gear rolls, which permanently three Sealing points are given on an engagement line are arranged and move along this. The double flank seal also leads to a Reduction of the squeezing volume, which causes the flow pulsation compared to a single flank seal, the only two interventional respectively Sealing points in the separation area between suction and Printed page is reduced by 75%. Because of the proportionality between running noise and flow pulsation is the noise level reduced accordingly.

Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform der Verdrangermaschine, bei der die Resultierenden aus den hydraulischen Radialkräften und aus den auf auf die Drehachse der Zahnräder wirkenden Drehmomenten beruhenden mechanischen Kräften mit einer Symmetrieachse jeweils einen Winkel einschließen, der kleiner 90° ist. Dies bewirkt im Bereich des durch die Fertigungstoleranzen möglichen Spiels eine aufeinander zu gerichtete Bewegung der beiden Zahnräder, wodurch die Zähne der Zahnräder derart ineinandergreifen, daß beide Flanken der die Saug- von der Druckseite trennenden Zähne eines Zahnrads an den Flanken eines Zahns des anderen Zahnrads anliegen.An embodiment of the displacement machine is also preferred, where the resultant from the hydraulic radial forces and from on to the Torque acting on the axis of rotation of the gearwheels mechanical forces with an axis of symmetry each include an angle that is smaller Is 90 °. This causes in the area of by Manufacturing tolerances possible play one another too directed movement of the two gears, whereby the teeth of the gears mesh in such a way that both flanks of the suction from the Teeth on the pressure side separating a gear Flanks of one tooth of the other gear.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further configurations result from the others Dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur erläutert, die einen schematischen Querschnitt einer Verdrangermaschine zeigt.The invention is illustrated below with the sole Figure explains a schematic cross section shows a displacement machine.

Im folgenden wird rein beispielhaft davon ausgegangen, daß die Verdrängermaschine als Pumpe betrieben wird, das heißt ein Zahnrad wird mit einem Antriebsmoment beaufschlagt, so daß ein Fluid gefordert wird. Es ist möglich, die Funktionsweise der Verdrängermaschine umzukehren und diese auch als Motor zu betreiben. In diesem Fall werden die Zahnrader von einem Fluidstrom in Drehung versetzt und das dabei an den Zahnradern wirkende Drehmoment mittels geeigneter Einrichtungen an den als Abtriebswelle wirkenden Drehachsen der Zahnrader abgegriffen. Damit wird also das Drehmoment über die Abtriebswelle des Hydromotors an einen Verbraucher weitergegeben.In the following it is assumed as an example that the displacement machine operated as a pump is, that is a gear with a driving torque pressurized so that a fluid is required becomes. It is possible to understand how the Reverse displacement machine and this also as To operate the engine. In this case, the gears rotated by a fluid flow and the torque acting on the gears by means of suitable devices on the as an output shaft acting axes of rotation of the gear wheels. So that is the torque over the Output shaft of the hydraulic motor to a consumer passed on.

Die Figur zeigt eine schematische Schnittansicht einer Verdrängermaschine 1 mit einem Gehäuse, von dem hier lediglich die Gehäuseinnenfläche 3 dargestellt ist. Die Gehäuseinnenfläche 3 umschließt einen Innenraum 5, der an seinen Stirnseiten von Dichtflächen begrenzt wird. Die Dichtflächen werden üblicherweise von auch als Druckplatten bezeichneten Deckeln verschlossen. In dieser Darstellung ist der vordere Deckel abgenommen und lediglich der hintere Deckel 7 mit seiner Dichtfläche 9 dargestellt. Der Innenraum 5 weist einen Querschnitt in Form einer Acht auf, der durch zwei achsparallele Bohrungen gebildet ist. In dem Innenraum 5 sind zwei außenverzahnte Zahnräder 11 und 13 angeordnet, die drehfest mit Drehachsen 15 und 17 verbunden sind und deren Seitenflächen dicht an den Dichtflächen anliegen. Die Mittelpunkte der Zahnräder 11 und 13 liegen jeweils auf einem Schnittpunkt, der von einer Symmetrieachse 19 und einer Ebene El beziehungsweise von der Symmetrieachse 19 und einer Ebene E2 gebildet ist. Die Ebenen E1 und E2 verlaufen parallel zueinander und orthogonal zur Symmetrieachse 19. Die Zahnräder 11 und 13 kämmen in einem Trennbereich 21 miteinander, der zwei Anschlußbereiche 23 und 25 voneinander trennt. Das zu fördernde Fluid wird von dem das niedrigere Druckniveau aufweisenden Anschlußbereich 23 (Saugseite) zu dem Anschlußbereich 25 (Druckseite) gefördert, der ein höheres Druckniveau als der Anschlußbereich 23 aufweist. The figure shows a schematic sectional view a displacement machine 1 with a housing, of which is shown here only the inner surface 3 of the housing is. The housing inner surface 3 encloses an interior 5 which on its end faces by Sealing surfaces is limited. The sealing surfaces are usually also referred to as printing plates Lids closed. In this illustration is the front cover removed and only the rear cover 7 shown with its sealing surface 9. The interior 5 has a cross section in Form an eight on, by two axially parallel Holes is formed. In the interior 5 are two externally toothed gears 11 and 13 arranged, the rotatably connected to axes of rotation 15 and 17 are and their side surfaces close to the sealing surfaces issue. The centers of the gears 11 and 13 each lie on an intersection, the of an axis of symmetry 19 and a plane El respectively from the axis of symmetry 19 and one Level E2 is formed. The levels E1 and E2 run parallel to each other and orthogonal to the axis of symmetry 19. The gears 11 and 13 mesh in one Separation area 21 with each other, the two connection areas 23 and 25 separates. That too promoting fluid is the lower of the pressure level having connection area 23 (suction side) conveyed to the connection area 25 (pressure side), which is a higher pressure level than the connection area 23 has.

Zwischen jeweils zwei Zähnen eines Zahnrads und der Gehäuseinnenfläche 3 wird ein Förderraum 27 ausgebildet, in dem das Fluid von der Saugseite zur Druckseite gefördert wird. Im Anschlußbereich 23 ist eine Bohrung 29 in das Gehäuse der Verdrängermaschine 1 eingebracht, mittels der der Innenraum 5 mit einer das Fluid anliefernden -hier nicht dargestellten- Leitung verbunden ist. Das Gehäuse weist eine weitere Bohrung 31 auf, die im Anschlußbereich 25 angeordnet ist und in die das von den Förderraumen 27 angelieferte, unter Druck stehende Fluid aus der Verdrangermaschine 1 gefördert und beispielsweise einem Verbraucher zufuhrt wird.Between each two teeth of a gear and the A housing 27 is formed on the inner surface 3 of the housing, in which the fluid from the suction side to Print page is promoted. In connection area 23 is a bore 29 in the housing of the displacement machine 1, by means of which the interior 5 with a fluid supply - not shown here - Line is connected. The case points a further bore 31 on the connection area 25 is arranged and in which the of the conveying spaces 27 delivered, pressurized fluid the displacer 1 promoted and for example is supplied to a consumer.

In der Dichtflache 9 des stirnseitigen Deckels 7 sind Druckverteilungsräume 33 und 35 vorgesehen, auf deren Funktion im folgenden näher eingegangen wird. Aufgrund der Symmetrie der Verdrangermaschine 1 bezüglich einer Horizontalen H wird nachstehend lediglich auf die dem oberen Zahnrad 11 zugeordneten Druckverteilungsräume 33 und 35 eingegangen.In the sealing surface 9 of the front cover 7 pressure distribution spaces 33 and 35 are provided, their function is discussed in more detail below becomes. Because of the symmetry of the displacement machine 1 with respect to a horizontal H is shown below only to those assigned to the upper gear 11 Pressure distribution rooms 33 and 35 received.

Das gewünschte Spiel zwischen den Zahnköpfen 37 der Zahnräder 11 und 13 und der Gehäuseinnenfläche 3 fuhrt dazu, daß von dem das höhere Druckniveau aufweisenden Anschlußbereich 25 der Druck sich über den Umfangsbereich der Zahnräder in Richtung des Anschlußbereichs 23 ausweitet. Der auf dem Umfang der Zahnräder anstehende Druck erzeugt an jedem der beiden Zahnrader eine zum Zahnradmittelpunkt gerichtete Radialkraft, die von einer durch das Antriebsdrehmoment erzeugten mechanischen Kraft überlagert wird. Die Radialkraft und die mechanische Kraft können durch vektorielle Addition zu einer resultierenden Kraft, im folgenden kurz Resultierende genannt, zusammengefaßt werden, deren Wirkungsrichtung beziehungsweise -linie durch den Mittelpunkt des entsprechenden Zahnrads verläuft.The desired game between the tooth heads 37 of the Gears 11 and 13 and the housing inner surface 3 leads to that of the one having the higher pressure level Connection area 25 the pressure over the peripheral area of the gears in the direction of Connection area 23 expands. The one on the scope The pressure applied to each of the gears creates two gears one facing the center of the gear Radial force by one by the drive torque generated mechanical force superimposed becomes. The radial force and the mechanical Force can be added to a vector by vectorial addition resulting force, in the following briefly resultant called, are summarized, their direction of action or line through the center of the corresponding gear.

Durch die resultierende Kraft werden die Zahnräder verlagert, wodurch einige der Zahnköpfe 37 im Bereich der Saugseite an die Gehäuseinnenfläche 3 gepreßt werden, so daß eine Trennung des Druckbereichs vom Saugbereich am Umfang der Zahnräder 11 und 13 gegeben ist. Durch die Verlagerung nehmen die Zahnräder 11 und 13 eine exzentrische Lage im Gehäuse der Verdrangermaschine ein. Um den Richtungssinn der Resultierenden gezielt beeinflussen zu können, sind die Druckverteilungsräume 33 und 35 in die Dichtfläche 9 eingebracht. Der im Anschlußbereich 25 herrschende Druck weitet sich über den Umfangsbereich der Zahnräder aus, wird durch den in der Dichtflache 9 angeordneten Druckverteilungsraum 33 gezielt weitergeleitet und über einen Umfangsbereich der Zahnrader in Richtung der Saugseite geführt. Der Druckverteilungsraum 33 beginnt - entgegen der Forderrichtung betrachtet- circa 90° vor der Bohrung 31 und erstreckt sich teilringartig über einen Winkelbereich von annähernd 70° über die Peripherie des Zahnrads.Due to the resulting force, the gears displaced, causing some of the tooth tips 37 in the area the suction side pressed against the housing inner surface 3 be so that a separation of the printing area from the suction area on the circumference of the gear wheels 11 and 13 is given. Take through the relocation the gears 11 and 13 in an eccentric position Housing of the displacement machine. About the sense of direction influence the resultant pressure distribution spaces 33 and 35 introduced into the sealing surface 9. The one in the connection area 25 prevailing pressure spreads the circumferential area of the gears is made by the pressure distribution space arranged in the sealing surface 9 33 forwarded specifically and via a Circumferential area of the gear wheels in the direction of the suction side guided. The pressure distribution space 33 begins - viewed in the opposite direction - approximately 90 ° in front of the bore 31 and extends like a ring over an angular range of approximately 70 ° over the Periphery of the gear.

Der nutartige Druckverteilungsraum 33 ist symmetrisch zur Symmetrieachse 19 ausgebildet und in diesem Ausfuhrungsbeispiel in die Dichtfläche 9 eingebracht. Alternativ dazu ist es möglich, den Druck von der Druckseite über eine in der Gehäuseinnenfläche 3 angeordnete, als Druckverteilungsraum wirkende Ausnehmung, eine Nut, einen Rückströmkanal oder dergleichen zurückzuführen.The groove-like pressure distribution space 33 is symmetrical trained to the axis of symmetry 19 and in this exemplary embodiment in the sealing surface 9 brought in. Alternatively, it is possible to use the Pressure from the pressure side via one in the inner surface of the housing 3 arranged as a pressure distribution space acting recess, a groove, a return flow channel or the like.

Ausgehend von dem Druckverteilungsraum 33 erstreckt sich ein nutartiger Kanal in Richtung des Anschlußbereichs 23, der hier als Druckverteilungsraum 35 bezeichnet ist. Der Druckverteilungsraum 35 weist einen in Richtung zur Saugseite verjüngenden Querschnitt auf und führt den auf der Druckseite herrschenden Systemdruck bis auf circa 45° vor die Bohrung 29 des Anschlußbereichs 23 zurück. Anstelle oder zusätzlich zum Druckverteilungsraum 35 kann, in einem weiteren Ausführungsbeispiel, im Gehäuse der Verdrangermaschine 1 beziehungsweise in die Gehäuseinnenfläche 3 ein weiterer Druckrückführungskanal, -bohrung, -nut oder dergleichen vorgesehen sein. Die Positionierung der Druckverteilungsräume 33 und 35 in oder an der Verdrangermaschine ist generell frei wählbar. Wichtig ist, daß der Systemdruck definiert so auf der Peripherie der Zahnräder verteilbar ist, daß die Zahnräder gegeneinandergepreßt werden.Extending from the pressure distribution space 33 there is a groove-like channel in the direction of the connection area 23, here as a pressure distribution room 35 is designated. The pressure distribution space 35 has a tapering towards the suction side Cross-section and leads on the pressure side prevailing system pressure up to approximately 45 ° before Bore 29 of the connection area 23 back. Instead of or in addition to the pressure distribution space 35, in a further embodiment, in the housing the displacement machine 1 or in the inner surface of the housing 3 another pressure return duct, -bore, groove or the like provided his. The positioning of the pressure distribution rooms 33 and 35 in or on the displacement machine is generally freely selectable. It's important, that the system pressure is defined on the periphery of the Gears is distributable that the gears are pressed against each other become.

In der Figur ist der in dieser Zahnradereingriffstellung sich einstellende, momentane Druckverlauf am Umfang der Zahnrader 11 und 13 mit einer schraffierten Fläche 39 angedeutet. Je nach Stellung der Zahnrader 11 und 13 ergeben sich unterschiedliche Drucke aufweisende Druckfelder an deren Peripherie. So weist das Zahnrad 13 ein erstes Druckfeld D1 auf, das sich von der Druckseite in Richtung der Saugseite über einen Winkelbereich von circa 230° erstreckt. Die Breite des als Kreisringsegment dargestellten Druckfeldes D1 entspricht dem maximalen, an dem Anschlußbereich 25 wirkenden Druck p1 (Systemdruck). An das Druckfeld D1 schließt sich ein zweites Druckfeld D2 an, das sich über einen Winkelbereich von circa 30° erstreckt und in dem etwa 80% des maximalen Drucks p1 herrschen. Der Druck im Druckfeld D2 ist mit p2 bezeichnet. Ein weiteres, drittes Druckfeld D3 schließt sich an das Druckfeld D2 an und erstreckt sich bis unmittelbar zur Bohrung 29 des Anschlußbereichs 23. In diesem Druckfeld D3 herrscht ein Druck p3, der etwa 10% des maximalen Drucks p1 entspricht. Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung der Druckverteilungsräume 33 und 35 ist die Erstreckung der Druckfelder D1 bis D3 über den Umfang des Zahnrads 13 sowie deren Drücke p1 bis p3 exakt definiert. Die sich daraus ergebende - hier nicht dargestellte- Radialkraft wird -wie oben bereits beschrieben- von einer mechanischen Kraft, dem Antriebs-Drehmoment überlagert. Die daraus gebildete Resultierende R1 greift im Mittelpunkt des Zahnrads 13 an und schließt mit der Symmetrieachse 19 einen Winkel α ein, der kleiner 90° ist. Am Zahnrad 11 erstreckt sich, ausgehend vom Anschlußbereich 25, ebenfalls ein Druckfeld D1 mit dem Druck p1 über einen Winkelbereich von circa 230°. Daran anschließend ist ein Druckfeld D4 mit einem Druck p4 angeordnet, der ungefähr 60% des maximalen Drucks p1 beträgt. Die Druckkräfte der Druckfelder D1 und D4 werden mit der durch das Antriebsmoment hervorgerufenen mechanischen Kraft zu einer Resultierenden R2 zusammengefaßt, die mit der Symmetrieachse 19 einen Winkel β einschließt, der kleiner 90° ist.In the figure it is in this gear engagement position established, current pressure curve on the circumference of the gears 11 and 13 with a shaded area 39 indicated. Depending on the position the gears 11 and 13 are different Print showing print fields on their Periphery. So the gear 13 has a first Print field D1, which is from the print side in Direction of the suction side over an angular range of extends approximately 230 °. The width of the as an annulus segment shown pressure field D1 corresponds to the maximum acting on the connection area 25 Pressure p1 (system pressure). To the print field D1 is followed by a second pressure field D2 extends over an angular range of approximately 30 ° and in which there is approximately 80% of the maximum pressure p1. The pressure in the pressure field D2 is designated p2. Another, third pressure field D3 connects to the pressure field D2 and extends itself up to the bore 29 of the connection area 23. In this pressure field D3 there is Pressure p3, which corresponds to approximately 10% of the maximum pressure p1. Due to the arrangement and Design of the pressure distribution rooms 33 and 35 is the extension of the pressure fields D1 to D3 over the circumference of the gear 13 and their pressures p1 exactly defined up to p3. The resulting - Radial force, not shown here, is as above already described - by a mechanical force, superimposed on the drive torque. The one formed from it Resulting R1 takes center stage Gear 13 and closes with the axis of symmetry 19 an angle α which is less than 90 °. At the Gear 11 extends, starting from the connection area 25, also a pressure field D1 with the pressure p1 over an angular range of approx 230 °. This is followed by a pressure field D4 a pressure p4, which is approximately 60% of the maximum Pressure is p1. The pressure forces of the Pressure fields D1 and D4 are created by the drive torque induced mechanical force a resultant R2 summarized with the Axis of symmetry 19 includes an angle β that is less than 90 °.

Die beiden Resultierenden R1 und R2 beziehungsweise deren Wirkungslinien sind derart zueinander ausgerichtet, daß sie sich auf der Saugseite der Verdrangermaschine 1 in einem Bereich schneiden, der links von der Symmetrieachse 19 zwischen den Ebenen E1 und E2 liegt. Dadurch werden die Zahnräder 11 und 13 im Trennbereich 21 ineinandergeschoben, so daß sich eine Zweiflankendichtung ergibt. Unter einer Zweiflankendichtung ist -wie oben erläutert- zu verstehen, daß ein Zahn eines Zahnrads mit seinen beiden Flanken an jeweils benachbarten Zähnen des anderen Zahnrads anliegt und sich an diesen abwälzt. Dadurch ergeben sich drei Eingriffspunkte zwischen den Zahnradern 11 und 13 im Trennbereich 21, so daß zwei Räume 41 und 43 gebildet werden, in denen ein Volumen eingequetscht und praktisch ständig im Kreis gefördert wird. Die Eingriffspunkte sind immer auf einer gleichbleibenden Eingriffslinie 45 angeordnet und bewegen sich auf dieser entlang. Durch die Zweiflankendichtung wird das eingequetschte Volumen in den Räumen 41 und 43 minimiert, wodurch sich eine erheblich reduzierte Förderstrompulsation ergibt.The two resultants R1 and R2 respectively whose lines of action are aligned with each other in such a way that they are on the suction side of the displacement machine 1 cut in an area that left of the axis of symmetry 19 between the levels E1 and E2 lies. As a result, the gears 11 and 13 pushed into each other in the separation area 21, so that there is a double flank seal. Under one Double flank seal is - as explained above - too understand that a tooth of a gearwheel with its two flanks on adjacent teeth of the other gearwheel and rolls on these. This results in three points of intervention between the gears 11 and 13 in the separation area 21, so that two spaces 41 and 43 are formed in which squeezed a volume and practically constantly is promoted in a circle. The points of intervention are always on a constant line of intervention 45 arranged and move along this. This is squeezed in by the double flank seal Volume in rooms 41 and 43 minimized, which results in a significantly reduced flow pulsation results.

Das Abdichten der Saugseite von der Druckseite mittels einer Zweiflankendichtung stellt eine Maßnahme entgegen dem in der Fachwelt allgemein verbreiteten Vorurteil dar, daß diese Abdichtung fertigungstechnisch zu aufwendig ist. Die in bekannten Verdrängermaschinen angewandte Einflankendichtung, mit lediglich zwei Eingriffspunkten im Trennbereich, weist eine Förderstrompulsation auf, die um einen Faktor 4 größer ist.Sealing the suction side from the pressure side using a double flank seal represents a measure contrary to what is common in the professional world Prejudice is that this seal is manufacturing technology is too expensive. The in known displacement machines applied single flank seal, with only two points of intervention in the separation area, has a flow pulsation around a Factor 4 is larger.

Die Lage der Druckverteilungsräume 33 und 35 sowie deren Ausgestaltung und Erstreckung über den Umfangsbereich der Zahnrader ist in Abhängigkeit der Verzahnungsauslegung (Zahnezahl, Zahngeometrie) variabel. Entscheidend ist, daß der im Anschlußbereich 25 herrschende Systemdruck so zuruckgeführt und auf den Umfang der Zahnräder verteilt wird, daß sich die Wirkungslinien der Resultierenden R1 und R2 im Bereich der Saugseite -wie oben beschriebenschneiden beziehungsweise mit der Symmetrieachse 19 jeweils einen Winkel einschließen, der kleiner 90° ist. Auf diese Weise wird eine optimale Dichtung zwischen Saug- und Druckseite der Verdrangermaschine erreicht, die allein auf hydraulischen Kräften beruht. Es bedarf keiner zusätzlichen mechanischen Hilfsmittel, die die Zahnrader gegeneinanderpressen und die einem erheblichen Verschleiß unterliegen.The location of the pressure distribution rooms 33 and 35 as well their design and extension over the circumferential area the gear is dependent on the Gear design (number of teeth, tooth geometry) variable. It is crucial that the in the connection area 25 prevailing system pressure thus returned and distributed over the circumference of the gears that the lines of action of the resultant R1 and Cut R2 in the area of the suction side as described above or with the axis of symmetry 19th each include an angle that is less than 90 ° is. In this way, an optimal seal between suction and pressure side of the displacement machine achieved that solely on hydraulic forces is based. No additional mechanical is required Tools that press the gear wheels against each other and which are subject to considerable wear.

Claims (9)

  1. A displacing machine (1) with two intermeshing gears (11, 13), dentate on the outer edge, which are accommodated in a casing in such a way that the teeth of the gears (11, 13) engage tightly with an interior surface (3) of the casing, with connection regions (23, 25) exhibiting two different pressure levels, the said connection regions being sealed off from one another by the intermeshing teeth of the gears (11, 13), wherein the pressure in the connection region (25) exhibiting the higher pressure level is reduced, via a circumferential region of the gears (11, 13), to the connection region (23) exhibiting the lower pressure level, via pressure-distribution spaces (33, 35) by means of which the pressure acts on the circumference of the gears and the gears (11, 13) are thus pressed towards one another by hydraulic forces, characterised in that - in the direction from the connection region (25) with the higher pressure level to the connection region (23) with the lower pressure level - first pressure-distribution spaces (33) extend over a circumferential region of the gears (11, 13) of 70° and are arranged approximately symmetrically to the axis of symmetry (19), the mid-points of the gears (11, 13) lying on the axis of symmetry (19), and in that second pressure-distribution spaces (35) - starting from the first pressure-distribution spaces (33) - extend right to a circumferential region of the gears (11, 13) arranged at an angle of 45° upstream of the connection region (23) exhibiting the lower pressure level.
  2. A displacing machine according to Claim 1, characterised in that the connection regions (23, 25) are separated from one another by a radial seal.
  3. A displacing machine according to one of the preceding claims, characterised in that as a result of the high pressure level acting on the circumferential region of the gears (11, 13), hydraulic radial forces are built up, which displace the gears (11, 13) towards the interior surface (3) of the housing, with the result that at least two teeth of the particular gear (11, 13) are tightly adjacent to the interior surface (3) of the housing.
  4. A displacing machine according to one of the preceding claims, characterised in that the resultants (R1, R2) of the hydraulic radial forces and of mechanical forces due to the torques acting on the axis of rotation of the gears (11, 13) each form an angle (α, β) with the axis of symmetry (19) which is smaller than 90°.
  5. A displacing machine according to one of the preceding claims, characterised in that the high pressure is specifically distributed to the circumferential regions of the gears (11, 13) via the first and second pressure-distribution spaces (33, 35).
  6. A displacing machine according to Claim 1 or 5, characterised in that the first and second pressure-distribution spaces (33, 35) are formed as a groove in the interior surface (3) of the housing.
  7. A displacing machine according to Claim 5 or 6, characterised in that the first and second pressure-distribution spaces (33, 35) - when viewed in the radial direction - are arranged in regions of the interior surface (3) of the housing adjacent to the teeth of the gears (11,13).
  8. A displacing machine according to one of the preceding claims, characterised in that the first and second pressure-distribution spaces (33, 35) are arranged on the sealing surfaces (9) adjacent to the gear side surfaces.
  9. A displacing machine according to one of Claims 5 to 8, characterised in that the second pressure-distribution spaces (35) have a cross-section tapering in the direction of the connection region (23) exhibiting the lower pressure level.
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