WO1996037704A1 - Innenzahnradmaschine - Google Patents

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WO1996037704A1
WO1996037704A1 PCT/EP1996/002285 EP9602285W WO9637704A1 WO 1996037704 A1 WO1996037704 A1 WO 1996037704A1 EP 9602285 W EP9602285 W EP 9602285W WO 9637704 A1 WO9637704 A1 WO 9637704A1
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WO
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stop pin
pinion
segments
geared wheel
internally geared
Prior art date
Application number
PCT/EP1996/002285
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Arbogast
Peter Peiz
Siegfried Eberhardt
Original Assignee
J.M. Voith Gmbh
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Classifications

    • 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
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/02—Rotary-piston machines or pumps of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • 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
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/101—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with a crescent-shaped filler element, located between the inner and outer intermeshing members

Definitions

  • the invention relates to an internal gear machine (pump or motor) according to the preamble of claim 1.
  • the machines according to these publications each have a filler which is divided into two segments by a circumferentially extending gap, namely an inner segment and an outer segment.
  • the medium gets between the two segments during operation.
  • the pressure of the medium pushes the two segments apart, so that the inner segment is pressed against the tooth tips of the pinion and the outer segment against the tooth tips of the ring gear.
  • the pressure of the medium acts on the two segments of the filler from the pressure side, and tries to shift these two segments in the circumferential direction. Therefore the stop pin is necessary. It has a stop surface against which the filler (i.e. the two
  • Support segments with appropriate counter surfaces.
  • the filler its two segments - seen in the radial direction - are usually unevenly thick.
  • the outer segment can only be designed as a relatively thin shell, while the main part of the filler is formed by the inner segment
  • the inner segment can only be a thin shell and the outer segment represent the main part of the filler (see document (1), Figure 3).
  • the head signs have counter surfaces with which the segments bear against the stop surfaces of the stop pin, in the radial direction they have a different extent. For this reason, the forces exerted by each of the two segments on the stop pin are unequal in such cases.
  • the stop pin is freely rotatable about its own longitudinal axis. With a corresponding position of the segments relative to the longitudinal axis of the stop pin, one can
  • Pressing the segments against the tooth tips is desirable in order to seal the pressure chamber against the suction chamber of the machine.
  • turning the filler pin is always undesirable because, due to the large deflection of the filler tip, the removal is locally too strong.
  • the pressing of the segments against the tooth heads is, as said, necessary, but does not necessarily have to be achieved by turning the stop pin.
  • the pressurized parting plane between the segment parts when properly designed, has an excess force which causes the Filler piece parts are spread and a seal is made (without torque on the stop pin).
  • the filler pins move radially along the surface on the stop pin.
  • the invention has for its object to design a machine according to the preamble of claim 1 such that on the one hand the seal between the contact surfaces of the segments of the filler is sufficient in terms of an optimal seal, but on the other hand the wear is reduced even more than since then.
  • Circumferential direction can be prevented by making the stop pin non-rotatable. As mentioned above, the segments are pressed against the stop pin by the pressure of the medium from the machine's pressure chamber. If the stop pin cannot twist, this also leads to a fixation of the segments in the circumferential direction.
  • Segments can therefore only make a movement relative to one another in the radial direction, but not a relative movement in the circumferential direction.
  • a rotation of the stop pin and an associated contact with the pinion or ring gear has the disadvantage that the geometric shape of the segmerite part wears out from the tip.
  • FIG. 1 shows an internal gear pump according to the invention in a section perpendicular to the axis.
  • a housing 1 with an inlet 1.1 for supplying working medium and an outlet 1.2 for discharging working medium.
  • An externally toothed pinion 2 is rotatably mounted in the housing, as well as an internal ring gear 3 rotating therewith and internally toothed
  • Ring gear 3 a filler is provided.
  • This has an inner segment 4.1 and an outer segment 4.2.
  • the outer segment is designed as a relatively thin shell with an essentially constant wall thickness.
  • the two segments 4.1 and 4.2 are separated from one another by a gap 4.3 running in the circumferential direction.
  • the two segments 4.1 and 4.2 are separated from one another by a gap 4.3 running in the circumferential direction.
  • Segments 4.1 and 4.2 are supported against a stop pin 5 during operation.
  • a certain medium pressure prevails in the pressure space 6 of the working space of the machine. This acts on the segments 4.1, 4.2 through holes 3.1 in the ring gear 3. This pressure also prevails in the gap 4.3 between the two segments 4.1 and 4.2, so that there is a spreading of the two
  • Segments comes in, that is, to a mutual spreading apart radial direction.
  • the radially inner surface of segment 4.1 is thereby pressed against the tooth tips of pinion 2, and the radially outer surface of segment 4.2 against the tooth tips of ring gear 3. This causes the pressure chamber 6 to be sealed against the suction chamber 7.
  • Stop pin 5 has a stop surface 5.1.
  • the flat head surfaces of the two segments 4.1 and 4.2 are supported against the stop surface 5.1 of the stop pin 5.
  • stop pin 5 is rotatably mounted in the housing. He can therefore not twist about his own longitudinal axis. Since the two segments 4.1 and 4.2 are also acted upon in the circumferential direction by the pressure prevailing in the pressure chamber 6, they are pressed together against the stop surface 5.1 of the stop pin 5. For this reason, they cannot make any relative movement in the circumferential direction to one another when the machine is operating. This helps to reduce the wear between the segments 4.1, 4.2 on the one hand and the heads of pinion 2 or ring gear 3 on the other hand.
  • the stop pin should namely be movable there in order to allow a relative movement of the two segments in the circumferential direction.
  • FIGS. 2, 3 and 4 each show a section through part of the machine according to FIG. 1 in a greatly enlarged illustration.
  • the machine according to FIG. 1 in a greatly enlarged illustration.
  • stop pin 5 Cut made so that the longitudinal axis of the stop pin 5 lies in the cutting plane. You can also see stop pin 5 each a part of the cover 8 of the machine.
  • a clamping piece 9 is provided in the bearing cover 8.
  • a screw 10 is passed through a bore in the clamping piece 9 and screwed into the stop pin 5 such that the stop pin 5 is locked.
  • a screw 10 is passed through a washer 11 and screwed into a threaded bore of stop pin 5 and tightened. Locking of stop pin 5 is also achieved hereby.
  • the bearing cover 8 has a stepped bore 12.1, 12.2. By appropriate design of the stop pin 5, it is non-rotatable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit einem außen verzahnten Ritzel, mit einem mit dem Ritzel mitlaufenden, innen verzahnten Hohlrad, mit einem halbsichelförmigen, zwischen Ritzel und Hohlrad angeordneten Füllstück. Das Füllstück umfaßt ein radial inneres Segment, das mit den Zahnköpfen des Ritzels dichtend zusammenarbeitet, und ein radial äußeres Segment, das mit den Zahnköpfen des Hohlrades dichtend zusammenarbeitet. Es ist ein Anschlagstift vorgesehen, der eine Anschlagfläche aufweist, an der sich die Kopfflächen der beiden Segmente abstützen. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: der Anschlagstift ist drehfest.

Description

I nnenzahnradmaschine
Die Erfindung betrifft eine Innenzahnrad maschine (Pumpe oder Motor) gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Maschinen sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt geworden:
(1) DE 43 22 239 A1 (2) DE 43 22 240 A1
(3) DE 43 22 584 A1
(4) DE 35 44 857 C2
(5) DE 29 42 417 C2
Die Maschinen gemäß dieser Druckschriften weisen jeweils ein Füllstück auf, das durch einen in Umfangsrichtung verlaufenden Spalt in zwei Segmente geteilt ist, nämlich in ein Innensegment und ein Außensegment. Während des Betriebes gelangt das Medium zwischen die beiden Segmente. Der Druck des Mediums drückt die beiden Segmente auseinander, so daß das Innensegment gegen die Zahnköpfe des Ritzels, und das Außensegment gegen die Zahnköpfe des Hohlrades angedrückt werden. Außerdem wirkt der Druck des Mediums auf die beiden Segmente des Füllstückes von der Druckseite her, und versucht, diese beiden Segmente in Umfangsrichtung zu verschieben. Deshalb ist der Anschlagstift notwendig. Er weist eine Anschlagfläche auf, gegen die sich das Füllstück (das heißt die beiden
Segmente) mit entsprechenden Gegenflächen abstützen.
Bei den bekannten Ausführungsformen des Füllstückes sind dessen beide Segmente - in radialer Richtung gesehen - meist ungleich dick. So kann das äußere Segment beispielsweise nur als relativ dünne Schale ausgebildet sein, während der Hauptteil des Füllstückes durch das Innensegment gebildet wird
ORIGINAL UNTERLAGEN (siehe Druckschrift (1), Figur 5), oder es kann umgekehrt das Innensegment nur eine dünne Schale sein, und das Außensegment den Hauptteil des Füllstückes darstellen (siehe Druckschrift (1), Figur 3). Dem entsprechend haben auch die Kopfzeichen Gegenflächen mit denen die Segmente an den Anschlagflächen des Anschlagstiftes anliegen, in radialer Richtung eine unterschiedlich große Erstreckung. Deswegen sind in solchen Fällen auch die Kräfte, die jedes der beiden Segmente auf den Anschlagstift ausüben, ungleich groß. Der Anschlagstift ist bei den bekannten Maschinen um seine eigene Längsachse frei drehbar gelagert. Bei entsprechender Position der Segmente relativ zur Längsachse des Anschlagstiftes kann daher vom einen
Segment ein Drehmoment um die Längsachse des Anschiagstiftes wirken, das ungleich groß dem Drehmoment ist, das von der Andrückkraft des anderen Segmentes um die Längsachse des Anschlagstiftes hervorgerufen wird. Dies führt unter gewissen Voraussetzungen zu einer Verdrehung des Anschlagstiftes. Druckschrift (5) empfiehlt eine solche Bemessung der
Segmente, daß eine Verdrehung des Anschlagstiftes erzielt wird. Damit soll ein noch stärkeres Andrücken der beiden Segmente gegen die betreffenden Zahnköpfe hervorgerufen werden, um die Abdichtung zu steigern.
Das Anpressen der Segmente gegen die Zahnköpfe ist ansich erwünscht, um den Druckraum gegen den Saugraum der Maschine abzudichten. Ein Drehen des Füllstückstiftes ist jedoch immer unerwünscht, weil dann, durch den großen Ausschlag der Füllstückspitze der Abtrag örtlich zu stark ist.
Das Anpressen der Segmente gegen die Zahnköpfe ist, wie gesagt, notwendig, muß jedoch nicht zwingend durch ein Drehen des Anschlagstiftes erreicht werden.
Die mit Druck beaufschlagte Trennebene zwischen den Segmentteilen hat bei richtiger Auslegung eine Überschußkraft, welche bewirkt, daß die Füllstückteile gespreizt werden und dadurch (ohne Drehmoment am Anschlagstift) eine Abdichtung erfolgt.
Die Füllstückstifte verschieben sich dabei radial entlang der Fläche am Anschlagstift.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß einerseits die Abdichtung zwischen den Anpressflächen der Segmente des Füllstückes im Sinne einer optimalen Abdichtung ausreicht, daß jedoch andererseits der Verschleiß noch stärker verringert wird, als seither.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Die Erfinder haben folgendes erkannt: Zur einwandfreien Abdichtung ist ein
Anpressen der Elemente des Füllstückstiftes gegen die Zahnköpfe in rein radialer Richtung sehr günstig. Ungünstig ist jedoch eine Relativbewegung der Segmente des Füllstückes in Umfangsrichtung.
Die Erfinder haben weiterhin erkannt, daß eine solche Relativbewegung in
Umfangsrichtung dadurch verhindert werden kann, daß der Anschlagstift drehfest gemacht wird. Die Segmente werden nämlich - wie oben erwähnt - durch den Druck des Mediums vom Druckraum der Maschine her gegen den Anschlagstift gedrückt. Wenn sich der Anschlagstift nicht verdrehen kann, so führt dies auch zu einer Fixierung der Segmente in Umfangsrichtung. Die
Segmente können daher nur noch eine Bewegung relativ zu einander in radialer Richtung ausführen, nicht aber eine Relativbewegung in Umfangsrichtung. Eine Drehung des Anschlagstiftes und eine damit verbundene Anlage am Ritzel oder Hohlrad hat den Nachteil, daß die geometrische Form des Segmeritteils von der Spitze her verschleißt.
Eine optimale Dichtwirkung wird erreicht, wenn das Verschieben (Anpassen) durch Spreizkräfte zwischen den Füllstückteilen erfolgt.
Ein Drehen des Stifts ist jedoch schädlich.
Um den Anschlagstift drehfest zu machen, gibt es verschiedene
Möglichkeiten. Auf die Unteransprüche und auf die Figurenbeschreibung wird verwiesen.
Figur 1 zeigt eine Innenzahnradpumpe gemäß der Erfindung in einem Achs- senkrechten Schnitt.
Man erkennt im einzelnen ein Gehäuse 1 mit einem Einlaß 1.1 zum Zuführen von Arbeitsmedium und einem Auslaß 1.2 zum Abführen von Arbeitsmedium. Im Gehäuse ist ein außen verzahntes Ritzel 2 drehbar gelagert, ferner ein mit diesem umlaufendes, innen verzahntes Hohlrad 3. Zwischen Ritzel 2 und
Hohlrad 3 ist ein Füllstück vorgesehen. Dieses weist ein Innensegment 4.1 und ein Außensegment 4.2 auf. Wie man sieht ist das Außensegment als verhältnismäßig dünne Schale von im wesentlichen konstanter Wandstärke ausgebildet. Die beiden Segmente 4.1 und 4.2 sind durch einen in Umfangsrichtung verlaufenden Spalt 4.3 von einander getrennt. Die beiden
Segmente 4.1 und 4.2 stützen sich beim Betrieb gegen einen Anschlagstift 5 ab. Im Druckraum 6 des Arbeitsraumes der Maschine herrscht ein gewisser Mediumdruck. Dieser wirkt durch Bohrungen 3.1 im Hohlrad 3 hindurch auf die Segmente 4.1 , 4.2. Dieser Druck herrscht auch im Spalt 4.3 zwischen den beiden Segmenten 4.1 und 4.2, so daß es zu einem Spreizen der beiden
Segmente kommt, das heißt zu einem gegenseitig Auseinanderdrücken in radialer Richtung. Die radial innere Fläche von Segment 4.1 wird dadurch gegen die Zahnköpfe des Ritzels 2 angedrückt, und die radial äußere Fläche von Segment 4.2 gegen die Zahnköpfe des Hohlrades 3. Dies bewirkt eine Abdichtung des Druckraumes 6 gegen den Saugraum 7.
Anschlagstift 5 weist eine Anschlagfläche 5.1 auf. Die ebenen Kopfflächen der beiden Segmente 4.1 und 4.2 stützen sich gegen Anschlagfläche 5.1 des Anschlagstiftes 5 ab.
Gemäß der Erfindung ist Anschlagstift 5 drehfest im Gehäuse montiert. Er kann somit keine Verdrehung um seine eigene Längsachse ausüben. Da die beiden Segmente 4.1 und 4.2 von dem in Druckraum 6 herrschenden Druck auch in Umfangsrichtung beaufschlagt werden, werden sie gemeinsam gegen die Anschlagfläche 5.1 des Anschlagstiftes 5 angedrückt. Deswegen können sie im Betrieb der Maschine keine Relativbewegung in Umfangsrichtung zueinander ausführen. Dies trägt dazu bei, den Verschleiß zwischen den Segmenten 4.1 , 4.2 einerseits und den Köpfen von Ritzel 2 beziehungsweise Hohlrad 3 andererseits zu verringern.
Diese Fixierung des Anschlagstiftes 5 ist genau das Gegenteil, von dem, was
Druckschrift (5) lehrt. Dort soll nämlich der Anschlagstift beweglich sein, um eine Relativbewegung der beiden Segmente in Umfangsrichtung zu erlauben.
Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen jeweils einen Schnitt durch einen Teil der Maschine gemäß Figur 1 in stark vergrößerter Darstellung. Dabei ist der
Schnitt so gelegt, daß die Längsachse des Anschlagstiftes 5 in der Schnittebene liegt. Man erkennt außerdem Anschlagstift 5 jeweils einen Teil des Deckels 8 der Maschine. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist im Lagerdeckel 8 ein Klemmstück 9 vorgesehen. Eine Schraube 10 ist durch eine Bohrung im Klemmstück 9 hindurchgeführt und in den Anschlagstift 5 derart eingeschraubt, daß Anschlagstift 5 arretiert ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist eine Schraube 10 durch eine Unterlegscheibe 11 hindurchgeführt und in eine Gewindebohrung von Anschlagstift 5 eingeschraubt und angezogen. Auch hiermit wird eine Arretierung von Anschlagstift 5 erzielt.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 weist der Lagerdeckel 8 eine abgesetzte Bohrung 12.1 , 12.2 auf. Durch eine entsprechende Gestaltung des Anschlagstiftes 5 ist dieser drehfest.

Claims

Patentansprüche
1. Innenzahnradmaschine (Pumpe oder Motor)
1.1 Mit einem außen verzahnten Ritzel (2)
1.2 Mit einem mit dem Ritzel (2) mitlaufenden, innen verzahnten Hohlrad (3)
1.3 Mit einem halbsichelförmigen, zwischen Ritzel (2) und Hohlrad (3) angeordneten Füllstück
1.4 Das Füllstück umfaßt ein radial inneres Segment (4.1), das mit den Zahnköpfen des Ritzels (2) dichtend zusammenarbeitet, und ein radial äußeres Segment (4.2), das mit den Zahnköpfen des Hohlrades (3) dichtend zusammenarbeitet. 1.5 Es ist ein Anschlagstift (5) vorgesehen, der eine Anschlagfläche
(5.1) aufweist, an der sich die Kopfflächen der beiden Segmente (4.1 und 4.2) abstützen. Gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.6 Der Anschlagstift (5) ist drehfest.
2. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (5) durch Einpressen in eine Bohrung kraftschlüssig fixiert.
3. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift durch Formfluß in einer Bohrung drehfest fixiert ist.
PCT/EP1996/002285 1995-05-26 1996-05-28 Innenzahnradmaschine WO1996037704A1 (de)

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