DE1653885A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

Description

i%> P'- °^if^reii Ηοβ*βτ torn Manch.« so, 5. Dezember 1967

uipl.-lng. Gottfried leiser Emsbergerstrasse ι?

Patentanwälte, -~^y

Telegramme t labyrinth MDndien

Telefon* 83 1510 Pojtidiedckonto: MCndien 117078

EHE'PEESSET C(MPAHX IrIJCEIBD -

56 Vicarage lane

Ilford, Essex / Q-roß"britannien

Unser Zeichenί Ρ 1955

Zahnradpuispe

Beim Betriei) von hochwertigen Zahnradpumpen■:"bildet^:-"dte--Abnutzung der Zahnradflanlcen ein ernsthaftes Problem," welches die lebensdauer einjer "Pumpe begrenzt und es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Paar von ineinandergreifenden Zahnrädern vorzusehen, bei dem die Wirkung der Zahnradabnutzung auf die lebensdauer der Pumpe vermindert ist. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Zahnradflankendes Antriebszahnrades zu den Zahnköpfen hin um einen solchen Wert zurückgesetzt werden, der klein genug ist, daß bei normaler Erehmamentbelastung der DlGhtungskontakt der Zahnradköpfe mit den IHjanken des änge- ■ triebenen Zahnrades bis zu einer Stelle auf der Eingriffs-

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linie

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linie sichergestellt ist, die genügend von der Stelle des ersten Eingriffs entfern* ι..-t, um wegen der nachgiebigen Biegung des nächsten Zahnradpaares eine entsprechende Überlappung beim Eingreifen des nächstfolgenden Zahnradpaares sicherzustellen und der auch groß genug ist, daß die Übertragung eines" entsprechenden Wertes von normalem Eingriffsdruck von einem Zahn, der sich dem Ende der Eingriffslinie nähert, zum nächstfolgenden Zahn sichergestellt ist, der sich am Anfang der Eingriffslinie befindet* -

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dann, wenn die Zähne beider Zahnräder, die theoretisch die richtige Krümmung haben, der Eingriffsdruck von der Stelle des ersten Eingriffs bis zum Ende der Eingriffslinie sich vergrößert und daß deshalb diejenigen. Seile der, Zahnflanken der beiden Zahnräder, die im letzten Teil der Eingriffslinie zusammenwirken, d»h. die Teile nahe dem Kopf der Zähne auf dem Antriebszahnrad und die Teile nahe dem Fuß der Zähne des angetriebenen Zahnrades, sich rascher abnutzen als der übrige Teil des entsprechenden Zahnprofiles und daß durch die Abnutzung dieser Teile des Profiles die Zahnräder schließlich unbrauchbar werden. Wenn andererseits durch das Zahnprofil gemäß der Erfindung eine'oder beide der Profilstellen zurückgesetzt wer

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den, die bisher die größte Abnutzung aufwiesen, wobei vorzugsweise die Zähne des Antriebsrades an ihrem Kopf dünner gemacht werden, dann wird die iTechgiebiglceit der Zahnradzähne dadurch ausgenutzt» daß die Abnutzung der entsprechenden Seile des Zahnradprofiles vermindert wird, und zwar auf Kosten -der Seile, die bisher am wenigsten abgenutzt wurden» so daß die Abnutzung ausgeglichen ist und die Zeit» zu der die Zahnräder durch Abnützung unbrauchbar werden, verzögert wi£d, '

Torzugsweise wird der Kopf der Zähne des Antriebszahnrades an beiden Flanken dünner gemacht* Dadurch wird es möglich, daß dasa, wenn eine 3?lanlce 3edes Zahnes abgenutzt ist, beide Zahnräder umgedreht werden YÖnnen, woraufhin die Pumpe für eine zweite entsprechend gleiche Lebenszeit verwendet werden "kann, während der die andere Planke abgenutzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

Pig. 1 einen schema-tischen Schnitt durch eine Zahnradpumpe und

3?ig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der ineinandergreifenden leileder beiden Puapenzatonräder, wobei die Terminderung der Zähne des Antriebszahnrades 109838/QZi

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gemäß der Erfindung dargestellt ist.

In Pig. 1 weist ein Zahnradpumpengehäuse 1 "eine Pumpenkammer 2 auf, die aus zwei sich überlappenden ringförmigen Aussparungen besteht, die ein Antriebszahnrad 3 und ein angetriebenes Zahnrad 4 aufnehmen..Ein Einlaß 5 führt zu dem Eingriffsgebiet der Pumpenkammer 2 auf der einen Seite der Ebene, in der sich die Achsen der beiden Zahnräder befinden, und ein Ausgang 6 ist in ähnlicher Weise auf der anderen Seite dieser Ebene angeordnet. Wenn das Antriebsrad 3 in Richtung des Pfeiles 7 angetrieben wird, dann greifen die vorderen Flanken seiner Zähne wiederum in die hinteren Flanken der Zähne des angetriebenen Zahnrades 4 an einem Punkt f auf dem Kopfkreis des angetriebenen Zahnrades 4 ein und von diesem Punkt wird der Berührungspunkt zwischen den beiden flanken sich längs einer geraden Linie 8 bewegen, die im allgemeinen als. Eingriff slinie bezeichnet wird, und die an einem Punkt g endet, wo die "Linie 8 den Kopf kreis des Antriebszahnrades 3 schneidet. Durch mathematische Überlegungen läßt sich zeigen, daß dann, wenn^das Zahnrad 3 das Zahnrad 4 antreibt, die Zahnbelastung anwächst, wenn sich der Berührungspunkt von f nach g bewegt, wobei ein Grund dafür darin besteht, daß die radiale Entfernung dee Punktes g von dem Mittelpunkt b des angetriebenen Zahnrades geringer ist als die des Punktes f, so daß eine größere Kraft am

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Punkt g aufgebracht "werden muß, damit ein bestimmtes Drehmoment, das' am Punkt f vorgegeben ist, übertragen wird. Daraua ergibt sich eine zyklische Schwankung der Zahnbelastung, die zusammen mit dem Gleiten zwischen den Zahnradzähnen eine ungleichmäßige Abnutzung hervorruft. Die Gleitgeschwindigkeit ist an den beiden Enden der Eingriffslinie am größten und ist am Punkt k ¥ull, wobei die Eingriffslinie die Ebene schneidet, an der ' sich die Achsen der beiden Zahnräder befinden. Zahnradpumpenunters uehungen haben tatsächlich ergeben, daß die hauptsächliche Abnutzung der Zahnradflanken an den Köpfen -der Zähne des Antriebs Zahnrades und an den Ilißen der Zähne des angetriebenen Zahnrades auftritt»

Jig, 2 zeigt, in welcher Weise die Zähne des Antriebsrades 3 gemäß der Erfindung abgewandelt werden, daaiit man dieser Neigung entgegenwirken kann, während das theoretische Zahnprofil, wie es durch die linie 30 des Antriebsrades" angedeutet ist, bis zu einem Punkt h unbeeinflußt bleibt, der zuerat in das angetriebene Zahnrad eingreift. Der Teil der Zahnflanke des Antriebsrades 3, der von diesem Punkt h zu dem Zahnkopf hin verläuft» ist allmählich zurückgesetzt, wie es durch dielinie 31dargestellt ist, so daß, während die Berührung eines Zahnes · 3a, der gerade mit einem entsprechenden Zahn 4a des an- ".-) getriebenen Zahnrades 4 in Berührung gekommen ist, auf- '·. ' recht erhalten wird_r der vorhergehenie Zahn 3 "b des Antriete-

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zahnradea

Zahnrades, der sich dem Ende des Eingriffsbereiches nähert, wenn keine elastische Vr^Megung der Zahnräder durch die Drehmomentenbelastung auftrete» würde, von der (ungeänderten) Flanke des entsprechenden Zahnes 4b des angetriebenen Zahnrades 4 abhebt.. Wegen der Elastizität der Zahnradzähne hat die Übertragung des Drehmomentes von dem Antriebszahnrad 3 zu dem angetriebenen Zahnrad 4 die Wirkung, daß sie gleichzeitig die Berührung beider Zähne aufrecht erhält, wobei jedoch der Zahndruck der Flanke des Zahnes 5b, der sich dem Ende des Eingriffsbereiches nähert, stark vermindert ist und zwar entsprechend einem Anwachsen des Zahndruckes auf den Zahn 3a , am Punkt h in. der Nähe des Anfanges des Eingriffsbereiches, wobei durch die elastische Verbiegung der Dichtkontakt zwischen den Zähnen im Punkt j nahe dem Ende des Eingriffsbereiches aufrecht erhalten wird.

Die Erfindung führt dazu, daß die Abnutzung der Zahnflanken des Antriebsrades nahe dem Fuß der Zähne und der Zähne des angetriebenen Rades nahe ihrem Kopf vergrößert wird und daß die Abnutzung der Zahnflanken des Antriebsrades nahe ihren Köpfen und die Abnutzung des angetriebenen Zahnrades nahe den Füßen der Zahnflanken vermindert wird, oder daß in anderen Worten dadurch erreicht wird, daß die Abnutzung über den ganzen Eingriffsbereich jedes Zahnes ausgeglichen ist, wodurch eine minimale

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Änderung der Zahnform selbst nach längerer Benutzung auftritt. Aus Mg. 2 läßt sich auch entnehmen, daß bei einer dünneren Ausbildung des Kopfes der Zähne sowohl des Antriebs Zahnrades als auch des angetriebenen Zahnrades, was von Zahnrädern zur Übertragung yon großen Leistungen bekannt ist, die Verbesserung gemäß der Erfindung, die zu einer Einheitlichkeit der Abnutzung, führt, nicht erreicht, würde, da die Wirkung der dünneren Ausführung des Kopfes des angetriebenen Zähnrades gleich und entgegengesetzt zur ¥irkung der dünneren Ausführung des Antriebsäahnrades wäre.

Eine derartige Anordnung, mit der die Abnutzung längs der Hanken der einzelnen Zähne jedes Zahnrades ausgeglichen ist, kann mit einer Einrichtung nach der deutschen Patentanmeldung 1? 3? 741 (deutsche Patentsoürift.....,) kombiniert werden, und zwar sowohl bei Verwendung von zwei zusammenwirkenden Pumpenzahnrädern, deren Zähnezahlen teilerfremd sind als auch dann, wenn das Gehäuse relativ zu den beiden Pumpenzahnrädern umgekehrt wird, wodurch der Eingriff der bisherigen hinteren Planke des Antriebszahnrades mit der bisherigen vorderen Flanke des angetriebenen Zahnrades durch die neuen vorderen und hinteren Elanken jeweils ersetzt wird, wodurch die schon verlängerte lebensdauer der Zahnradpumpe noch verdoppelt wird.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. — σ —

   Patentansprüche

   Zahnradpumpe mit einem Antriebs zahnrad und einem angetriebenen Zahnrad, die in einem Zahnradpumpengehäuse zur Drehung ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnprofil mindestens eines der Zahnräder an den Stellen, die am Ende jedes Eingriffszyklus in Eingriff kommen, gegenüber dem normalen Profil, durch das ein gleichmäßiges Drehzahlverhältnis gegeben ist, zurückgesetzt ist.

   2«) Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsprofil der Zähne des Antriebsrades von dem Fuß zum Kopf jedes Zahnes allmählich zurückversetzt ist.

   3.) Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Flanken jedes Zahnradzahnes des AntriebsZahnrades zurückversetzt sind.

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