EP1764506A2

EP1764506A2 - Internal gear pump

Info

Publication number: EP1764506A2
Application number: EP06017937A
Authority: EP
Inventors: Günther Nagel
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-17
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2007-03-21
Also published as: JP2007085338A; EP1764506A3; DE102005044576A1

Abstract

A connection (9, 10, 11) for through-flow is provided between gaps (11) of the internally-toothed hollow wheel (1) teeth, and gaps of the eccentric pinion (2) teeth (2.1). This connection is located in the region of the filling section (3). A gap (5) formed by parts (3.1, 3.2) of the filling section, is also joined to this connection (9, 10, 11). It includes bores (9, 10, 11) in at least one of the two side discs forming parts of the casing. The connection opening has radius R at its inner end. In conjunction with the teeth geometry, this achieves an efficient connection control angle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an internal gear machine according to the preamble of claim 1.

Solche Innenzahnradmaschinen sind beispielsweise aus DE 100 58 883 A1 bekannt geworden. Die wesentlichen Bauteile sind ein innenverzahntes Hohlrad, ein außenverzahntes Ritzel sowie ein Füllstück, das einen sichelförmigen Raum zwischen den beiden Rädern ausfüllt. Das Füllstück ist zweigeteilt. Ein radial inneres, ritzelseitiges Teil liegt an den Ritzelzähnen an, und ein radial äußeres, hohlradseitiges Teil, an den Hohlradzähnen. Die beiden Füllstückteile stützen sich gegen einen Anschlagstift ab, der im Gehäuse gelagert und um seine eigene Achse geringfügig verdrehbar ist.Such internal gear machines are for example off DE 100 58 883 A1 known. The main components are an internally toothed ring gear, an externally toothed pinion and a filler, which fills a crescent-shaped space between the two wheels. The filler is divided into two parts. A radially inner, pinion side member abuts on the pinion teeth, and a radially outer, hollow-wheel-side member, on the ring gear teeth. The two Füllstückteile based against a stop pin, which is mounted in the housing and slightly rotatable about its own axis.

Die Füllstückteile sind derart beweglich gelagert, dass sie im Betrieb den Bewegungen der Zahnräder folgen können, um hierdurch radiale Längsspalte auszugleichen.The Füllstückteile are movably mounted so that they can follow the movements of the gears during operation to thereby compensate for radial longitudinal gaps.

Zur Steuerung der auf die Füllstückteile einwirkenden hydraulischen Kräfte sind Steuerschlitze im Gehäuse der Innenzahnradmaschine vorgesehen. Über diese Steuerschlitze wirken hydraulische Kräfte auf die Füllstückteile ein, um sie wenigstens teilweise in ihren optimalen Lagen zu halten, in denen sie gegen die Zahnköpfe der Zahnräder angedrückt sind.To control the force acting on the Füllstückteile hydraulic forces control slots are provided in the housing of the internal gear machine. Hydraulic forces act on the filler pieces via these control slots to at least partially hold them in their optimum positions in which they are pressed against the tooth tips of the gears.

Das Füllstück grenzt zwei Räume gegeneinander ab, die im Betrieb unter unterschiedlichen Drücken stehen. Herrscht kein gleichbleibender Betriebsdruck in den Druckräumen, so können auf die Füllstücke entsprechend variable Kräfte einwirken. Dies kann zu einem "Flattern" der Füllstückteile führen. Dabei kann eines der Füllstückteile an der ihm zugeordneten Verzahnung anliegen, das andere Füllstückteil jedoch an seiner Verzahnung nicht. Dieser Zustand kann sich ständig ändern.The filler separates two rooms from each other, which are in operation under different pressures. If there is no constant operating pressure in the pressure chambers, correspondingly variable forces can act on the filler pieces. This can lead to a "fluttering" of Füllstückteile. In this case, one of the Füllstückteile bear against the toothing assigned to him, the other Füllstückteil but not on its teeth. This condition can change constantly.

DE 10 204 033 49 A1 versucht das Problem durch eine entsprechende Gestaltung des Füllstiftes, das heißt des Anschlages, zu lösen. Der Flächenschwerpunkt der Anschlagflächen der Füllstückteile wird in bestimmter Weise eingestellt, so dass das ausgeübte Moment seine Richtung weitgehend unabhängig von den Betriebsbedingungen der Maschine beibehält. DE 10 204 033 49 A1 tries to solve the problem by an appropriate design of the filler pin, that is the stop. The centroid of the abutment surfaces of the Füllstückteile is set in a certain way, so that the applied torque maintains its direction largely independent of the operating conditions of the machine.

Dabei haben sich jedoch praktische Schwierigkeiten ergeben. Insbesondere gelingt es nicht, die angestrebte Einstellung mit der notwendigen Genauigkeit zu erzeugen.However, practical difficulties have arisen. In particular, it is not possible to produce the desired setting with the necessary accuracy.

Die Schwierigkeiten treten insbesondere dann auf, wenn im Betriebsmittel freie Luft vorliegt. Der Grund liegt in der Reduktion des Elastizitätsmoduls der Flüssigkeit bei Anwesenheit von freier Luft, das heißt von Luftblasen. Bedingt durch die Zentrifugalkraft in der Innenzahnradmaschine ist die Flüssigkeit im Außenbereich, somit im Bereich des Hohlrades, kompakter, als im Innenbereich, somit im Bereich der Ritzelwelle. Die Folge hiervon ist, dass sich der Druck in den Zahnlücken des Ritzels verspätet aufbaut. Der Druck in den Zahnlücken des Hohlrades hingegen erfolgt annähernd normal. Deswegen wird der Spaltraum zwischen den beiden Füllstückteilen auch annähernd "normal" mit Druckmedium versorgt.The difficulties occur especially when there is free air in the equipment. The reason lies in the reduction of the elastic modulus of the liquid in the presence of free air, that is, of air bubbles. Due to the centrifugal force in the internal gear machine, the liquid in the outer region, thus in the region of the ring gear, is more compact than in the inner region, thus in the region of the pinion shaft. The consequence of this is that the pressure in the tooth spaces of the pinion builds up late. The pressure in the tooth gaps of the ring gear, however, is approximately normal. Therefore, the gap between the two Füllstückteilen is also supplied approximately "normal" with pressure medium.

Hieraus folgt wiederum, dass das ritzelnahe Füllstückteil stärker gegen die Zahnköpfe des Ritzels angepresst wird. Dies führt zu Instabilität und Verschleiß, und im Extremfall zu einem Ausfall der Pumpe.It follows, in turn, that the pinion near filler part is pressed against the teeth of the pinion stronger. This leads to instability and wear, and in extreme cases to a failure of the pump.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenzahnradmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, dass ein Flattern der Füllstückteile vermieden wird. Es soll somit vermieden werden, dass vorübergehend oder ständig ein Füllstückteil gegen die Zahnköpfe des ihm zugeordneten Zahnrades stärker angepresst wird, als das andere Füllstückteil jedoch nicht gegen die Zahnköpfe des ihm zugeordneten Zahnrades. Ganz besonders wichtig ist, dass die Probleme auch bei einem Medium vermieden werden, welches freie Luft enthält.The invention has for its object to design an internal gear machine according to the preamble of claim 1 such that a chattering of Füllstückteile is avoided. It should thus be avoided that temporarily or constantly a Füllstückteil is pressed against the tooth tips of its associated gear stronger than the other Füllstückteil but not against the tooth tips of its associated gear. All it is particularly important that the problems are avoided even in a medium containing free air.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Dem gemäß wird eine leitende Verbindung vorgesehen, die sich zwischen den Zahnlücken des Hohlrades und des Ritzels erstreckt, und die - in Umfangsrichtung gesehen - im Bereich des Füllstückes verläuft. Die genannte leitende Verbindung wird im allgemeinen mit Bohrungen verwirklicht, die sich innerhalb der Seitenscheiben befinden.Accordingly, a conductive connection is provided which extends between the tooth spaces of the ring gear and the pinion, and which - seen in the circumferential direction - extends in the region of the filler. The said conductive connection is generally realized with bores located inside the side windows.

Die Erfindung sowie der Stand der Technik sind anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1: zeigt in einer Draufsicht in Achsrichtung das Hohlrad, das Ritzel sowie das Füllstück einer erfindungsgemäßen Innenzahnradmaschine.
Figur 2: zeigt in einer Ansicht analog zu jener gemäß Figur 1 und in vergrößerter Darstellung wiederum eine Draufsicht auf einen Teil von Hohlrad, Ritzel und Füllstück einer erfindungsgemäßen Innenzahnradmaschine.
Figur 3: zeigt in Draufsicht ein Teil eines Hohlrades, eines Ritzels und eines Füllstücks einer bekannten Innenzahnradmaschine.

The invention and the prior art are explained in more detail with reference to the drawings. The following is shown in detail:

FIG. 1: shows in a plan view in the axial direction of the ring gear, the pinion and the filler of an internal gear machine according to the invention.
FIG. 2: shows in a view similar to that of Figure 1 and in an enlarged view, in turn, a plan view of a part of the ring gear, pinion and filler of an internal gear machine according to the invention.
FIG. 3: shows in plan view a part of a ring gear, a pinion and a filler of a known internal gear machine.

Die in Figur 1 gezeigte Innenzahnradmaschine stellt eine erste der hier behandelten Ausführungsformen dar. Man sieht ein Hohlrad 1 sowie ein hiermit kämmendes Ritzel 2. Das Ritzel ist gegenüber dem Hohlrad exzentrisch angeordnet.The internal gear machine shown in Figure 1 represents a first of the embodiments discussed here. It can be seen a ring gear 1 and a hereby meshing pinion 2. The pinion is arranged eccentrically relative to the ring gear.

Zwischen Hohlrad 1 und Ritzel 2 befindet sich ein sichelförmiges Füllstück 3, das zwei Bereiche unterschiedlicher Drücke gegeneinander abgrenzt. Das Füllstück 3 ist unterteilt in ein ritzelseitiges Teil 3.1 und ein hohlradseitiges Teil 3.2. Das ritzelseitige Teil 3.1 liegt an den Köpfen der Ritzelzähne an, und das hohlradseitige Teil 3.2 an den Köpfen der Hohlradzähne. Die beiden Füllstücke 3.1 und 3.2 stützen sich gegen einen Anschlagstift 4 ab.Between ring gear 1 and pinion 2 is a crescent-shaped filler 3, which delimits two areas of different pressures against each other. The filler 3 is subdivided into a pinion-side part 3.1 and a hollow-wheel-side part 3.2. The pinion-side part 3.1 is applied to the heads of the pinion teeth, and the hollow-wheel-side part 3.2 to the heads of Hohlradzähne. The two filler pieces 3.1 and 3.2 are supported against a stop pin 4.

Die Innenzahnradmaschine gemäß Figur 2 ist im Prinzip genauso gestaltet, wie jene gemäß Figur 1. Jedoch sind hierbei die erfindungsgemäßen Merkmale genau erkennbar.The internal gear machine according to FIG. 2 is designed in the same way as that according to FIG. 1. However, in this case the features according to the invention can be clearly recognized.

Man erkennt hierbei wiederum ein Hohlrad 1, ein Ritzel 2, ein Füllstück 3 mit seinen beiden Teilen 3.1 und 3.2 sowie einen Anschlagstift 4. Anschlagstift 4 ist um seine eigene Längsachse 4.1 verdrehbar. Er weist eine Anlagefläche 4.2 auf, gegen welche sich die beiden Füllstückteile 3.1 und 3.2 mit entsprechenden ebenen Flächen abstützen. Aufgrund dieser Konfiguration ist eine gewisse Einstellung der Positionen der Füllstückteile 3.1, 3.2 je nach Betriebsbedingungen möglich.It can be seen again a ring gear 1, a pinion 2, a filler 3 with its two parts 3.1 and 3.2 and a stop pin 4th stop pin 4 is rotated about its own longitudinal axis 4.1. It has a contact surface 4.2, against which the two Füllstückteile 3.1 and 3.2 are supported with corresponding flat surfaces. Due to this configuration, a certain adjustment of the positions of the Füllstückteile 3.1, 3.2 depending on the operating conditions possible.

Zwischen den beiden Füllstückteilen 3.1 und 3.2 befindet sich ein Spaltraum 5. Dieser ist durch Dichtungen 6, 7 abgedichtet, so dass kein Medium durch den Spaltraum 5 von dessen einem zu dessen anderem Ende strömen kann. Gleichwohl ist aber der Spaltraum 5 im Bereich zwischen den beiden Dichtungen 6, 7 mit Druckmedium gefüllt, und zwar durch eine Verbindungsbohrung 11, auf die im Zusammenhang mit Figur 2 noch eingegangen werden wird.This is sealed by seals 6, 7, so that no medium can flow through the gap space 5 from one to its other end between the two Füllstückteilen 3.1 and 3.2. However, but the gap 5 is filled in the area between the two seals 6, 7 with pressure medium, through a connecting hole 11, which will be discussed in connection with Figure 2 yet.

Befindet sich im Arbeitsmedium ungelöste Luft in Gestalt von Luftblasen, so tritt folgendes ein: Luftblasen sammeln sich bevorzugt im radial inneren Bereich, während das Arbeitsmedium im radial äußeren Bereich in geringerem Maße Luftblasen enthält. Dies hat zur Folge, dass das radial innere, ritzelnahe Füllstückteil 3.1 geringer beaufschlagt wird, als das radial äußere, hohlradnahe Füllstückteil 3.2. Das ritzelnahe Füllstückteil 3.1 würde deshalb an sich - das heißt ohne die erfindungsgemäße Gestaltung - mit relativ großen Kräften gegen die Zahnköpfe der Ritzelzähne angedrückt. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird dies jedoch verhindert. Hierfür sorgt eine leitende Verbindung zwischen Zahnlücken des Hohlrades und Zahnlücken des Ritzels. Im vorliegenden Falle ist diese Verbindung hergestellt durch entsprechende Bohrungen und Kanäle in wenigstens einer der beiden Seitenscheiben, die Bestanteil des Gehäuses sind. Es sind dies Bohrungen 9 und 10 sowie eine Verbindungsbohrung 11, was man deutlich aus Figur 2 erkennt. Die Verbindungsbohrung 11 ist vollständig vom Material der hier nicht mehr dargestellten Seitenscheibe umschlossen. Es wäre aber auch denkbar, stattdessen in die den Zahnrädern zugewandte Innenfläche der Seitenscheibe eine Nut einzufräsen.If undissolved air in the form of air bubbles is present in the working medium, the following occurs: Air bubbles preferably collect in the radially inner region, while the working medium contains air bubbles to a lesser extent in the radially outer region. This has the consequence that the radially inner, pinion close Füllstückteil 3.1 is acted upon less than the radially outer, close to the hollow wheel Füllstückteil 3.2. The pinion near filler section 3.1 would therefore be in itself - that is without the inventive design - pressed with relatively large forces against the teeth heads of the pinion teeth. However, this is prevented by the design according to the invention. This is ensured by a conductive connection between tooth gaps of the ring gear and tooth spaces of the pinion. In the present case, this connection is made by corresponding holes and channels in at least one of the two side windows, the Bestanteil of the housing. These are bores 9 and 10 as well as a connecting bore 11, which is clearly seen in FIG. The connection bore 11 is completely enclosed by the material of the side window (not shown here). It would also be conceivable, instead, to mill a groove in the inner surface of the side window facing the toothed wheels.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung mit den beiden Bohrungen 9, 10 und der Verbindungsbohrung 11 wird folgendes erreicht:

Eine der Zahnlücken des Ritzels 2 - im vorliegenden Falle mit 2.1 bezeichnet - wird durch die leitende Verbindung 9, 10, 11 mit einer der Zahnlücken des Hohlrades - hier Zahnlücke 1.1 genannt - leitend verbunden. Zahnlücke 2.1 wird auf diese Weise kurzfristig mit Druckmedium versorgt, im allgemeinen ein Drucköl. Bohrung 9 wird am besten auf einem Radius R angeordnet, der mit den Verzahnungsdaten den wirksamsten Steuerwinkel ergibt. Der Steuerbeginn von Bohrung 9 wird über einen Winkel α eingestellt.

Due to the design according to the invention with the two holes 9, 10 and the connecting hole 11, the following is achieved:

One of the tooth gaps of the pinion 2 - referred to in this case as 2.1 - is conductively connected by the conductive connection 9, 10, 11 with one of the tooth gaps of the ring gear - here tooth space 1.1 called. Tooth gap 2.1 is supplied in this way at short notice with pressure medium, generally a pressure oil. Bore 9 is best placed on a radius R which gives the most effective control angle with the spline data. The tax start of hole 9 is set by an angle α.

Spaltraum 5 zwischen den beiden Dichtungen 6, 7 ist an die Verbindungsbohrungen 11 angeschlossen, und wird somit ebenfalls mit Drucköl versorgt.Gap space 5 between the two seals 6, 7 is connected to the connecting holes 11, and is thus also supplied with pressure oil.

Man beachte noch die beiden Steuerschlitze 12 und 13, die ebenfalls in eine Seitenscheibe eingearbeitet sind. Steuerschlitz 12 steht mit Zahnlücke 2.1 in leitender Verbindung, und Steuerschlitz 13 mit der Verbindungsleitung 11. Durch diese Schaltung werden die Drücke in den Zahnlücken 1.1 und 2.1 sowie im Spaltraum 5 zwischen den beiden Dichtungen 6, 7 automatisch an die Betriebsbedingungen angepasst.Note also the two control slots 12 and 13, which are also incorporated in a side window. Control slot 12 communicates with tooth gap 2.1 in a conductive connection, and control slot 13 with the connecting line 11. Through this circuit, the pressures in the tooth gaps 1.1 and 2.1 and in Gap space 5 between the two seals 6, 7 automatically adapted to the operating conditions.

Die erfindungsgemäße Ausführung funktioniert auch dann, wenn das Druckmedium keine oder nur sehr wenig ungelöste Luft enthält.The embodiment of the invention also works when the print medium contains no or only very little unresolved air.

Die in Figur 3 dargestellte Innenzahnradmaschine gehört dem Stande der Technik an. Sie weist wiederum ein Hohlrad 1, ein Ritzel 2, ein Füllstück 3 sowie einen Anschlagstift 4 auf. Der Spaltraum 5 ist durch Dichtungen 6, 7 abgedichtet. Er steht über Axialbohrungen 14, 15 und eine Verbindungsbohrung 16 mit der Zahnlücke 1.1 des Hohlrades in leitender Verbindung. Der Druckaufbau über dem Drehwinkel erfolgt für die Zahnlücken 1.1 und 2.1 über die Steuerschlitze 12 und 13.The internal gear machine shown in Figure 3 belongs to the prior art. It in turn has a ring gear 1, a pinion 2, a filler 3 and a stopper pin 4. The gap 5 is sealed by seals 6, 7. It is connected via axial bores 14, 15 and a connecting bore 16 with the tooth gap 1.1 of the ring gear in a conductive connection. The pressure build-up above the angle of rotation takes place for the tooth gaps 1.1 and 2.1 via the control slots 12 and 13.

Was bei dieser Maschine gemäß dem Stande der Technik jedoch fehlt, ist eine leitende Verbindung zwischen den Zahnlücken 1.1 und 2.1.What is missing in this prior art machine, however, is a conductive connection between the gullets 1.1 and 2.1.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hohlradring gear
1.11.1: Zahnlückegap
22: Ritzelpinion
2.12.1: Zahnlückegap
33: Füllstückfilling
3.13.1: ritzelnahes Füllstückteilpinion part close to the pinion
3.23.2: hohlradnahes Füllstückteilhollow wheel near Füllstückteil
44: Anschlagstiftstop pin
4.14.1: Drehachseaxis of rotation
4.24.2: Anlageflächecontact surface
55: Spaltraumgap
66: Dichtungpoetry
77: Dichtungpoetry
99: Bohrungdrilling
1010: Bohrungdrilling
1111: Verbindungsbohrungconnecting bore
1212: Steuerschlitzcontrol slot
1313: Steuerschlitzcontrol slot
1414: Bohrungdrilling
1515: Bohrungdrilling
1616: Verbindungsbohrungconnecting bore

Claims

Internal gear pump 1.1 with an internally toothed ring gear (1);

1.2 with an eccentric, externally toothed pinion (2);

1.3 ring gear (1) and pinion (2) mesh with each other in a circumferential segment and form a crescent-shaped space in the remaining peripheral region;

1.4 in crescent-shaped space, a filler (3) is arranged, which delimits two areas of different pressures against each other;

1.5 the filler is divided into a pinion side part (3.1), which bears against the pinion teeth, and in a hohlradseitiges part (3.2) which bears against the Hohlradzähnen;

1.6 the two Füllstückteile form a gap (5) with each other, which is delimited by seals (6, 7);

1.7 the two Füllstückteile (3.1, 3.2) are based against a stop (4) from;

1.8 said components (1, 2, 3, 4) are enclosed by a housing having a peripheral part and two side windows; characterized by the following features:

1.9 it is a conductive connection (9, 10, 11) is provided, which extends between tooth spaces (1.1) of the ring gear (1) and tooth spaces (2.1) of the pinion (2) and which is arranged in the region of the filler (3).

Internal gear machine according to claim 1, characterized in that also the gap space (5) to the conductive connection (9, 10, 11) is connected.

Internal gear machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the conductive connection bores (9, 10, 11) in at least one of the two side windows.

Internal gear machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the conductive connection (9, 10, 11) opens at its inner end on a radius R, which with the tooth geometry an effective control angle of the conductive connection (9, 10, 11) results.