DE2115432A1 - Fluid-Zahnradmotor - Google Patents

Description

Plui d- Zahnradmot or
(Priorität: 4. April 1970, Polen, Ur. P- 139 727}

Die Erfindung betrifft einen Fluid-Zahnradmotor
für Flüssigkeiten, Gase oder Dampf der, durch einen anderen Motor angetrieben, je nach dem verwendeten Treibmittel auch als
Pumpe oder Kompressor arbeiten kann.

Die bisher bekannten Zahnradmotoren, -pumpen oder -kompressoren bestehen aus einer Anzahl von Zahnrädern, die als
aäderpaar oder als eine Reihe von Räderpaaren auf einer gemeinsamen Achse bzw. als Zahnräderkranz ausgebildet sind, wobei die Kranzräder ein Antriebsrad umgeben. Hierbei sind je nach dem geforderten Moment und Druck eine Anzahl von Hilfsrädern im Kranz vorgesehen.

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Bei den -bekannten Zahnradmotoren wirkt der Druck des Treibmittels nur auf eine Verzahnung des HilfsZahnrades.

Bin Nachteil der bekannten Flüssigkeitsmotoren bzw. -pumpen besteht darin, daß es nicht möglich ist, bei hohem Volumen-Wirkungsgrad hohe Drehmomente zu erreichen.

Ein Grund hierfür ist, daß es nicht möglich ist, den Druck auf die Verzahnung auf einen viert zu erhöhen, bei dem die Dichtheit der Verzahnung gewährleistet ist. Dieser Kachteil beschränkt die Verwendung der Zahnradpumpen und Motoren auf einen kleinen Drehmomentbereich und auf hohe Drehzahlen. Der Volumen-Vfirkungsgrad ist bei niedrigen Drehzahlen so klein, daß die Verwendung derartiger Zahnradmechanismen als Mittelläufer- und Langsamläufermotoren unmöglich ist. Dies ist ein erhebliche^Tachteil, da in der Technik meist Motoren mit hohem Drehmoment und mittleren-oder kleinen Drehzahlen benötigt werden. Zahnradtriebe, die als einfachste Antriebsvorrichtungen bekannt sind, werden daher nur als Schnellaufende Zahnradpumpen verwendet, die meist aus zwei Zahnrädern bestehen. Bin weiterer Nachteil der bekannten Zahnrädtriebe besteht darin, daß bei ihrem Betrieb Vibrationen und Geräusche auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Drehmoment der Motoren bzw. die auf die Drehzahl bezogene Leistung bei Pumpen und Kompressoren in Bezug auf die Hauptab-

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messungen und das Gewicht zu vergrößern, den Gesamtwirkungsgrad insbesondere inydnteren Drehzahlbereich zu erhöhen und die Schwingungen und Geräusche zu beseitigen.

Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist es notwendig, die Hilfsräder der Zahnradmotoren von außen abzustützen und die Zahl der Zahnräder zu vergrößern, die am Aufbau des Gesamtdrehmoments beteiligt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei fester und normaler Lage der Radachsen durch die Verwendung von gegenüber dem Antriebsrad symmetrisch angeordneten Zahnradsystemen, sowie durch entsprechende Wahl des Materials und der Anzahl bei mit hohen, niedrigen oder mittleren Drehzahlen laufenden Anlagen gelöst.

Die Zahnlückenräume der Räder sind an der Stirnseite durch die Gehäusewände oder durch besonders für diesen Zweck vorgesehne Einlagen verschlossen. Auf dem Kreisumfang sind die Zahnlückenräume durch dasselbe Gehäuse - bzw. bei eingesetzten Einlagen durch einen zusätzlich zwischen den Einlagen angebrachten Körper verschlossen.

Die Zuflußöffnungen sind im Gehäuse bzw. in der Einlage an einer Seite der Zahnradstirnflächen und in der Kähe der Verbindungsachse der zusammenarbeitenden Räder derart angebracht, daß das Treibmittel in den sich erweiternden Zahnlückenraum eingeführt

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wird. Die Austrittsöffnungen sind an den entgegengesetzten Zahnradstirnflächen, ebenfalls in der Nähe der Verbindungsachse der Räder, jedoch an der Gegenseite derselben so angebracht, daß das Treibmittel während des Betriebs aus dem sich verkleinernden Zahnlückenraum abgeführt wird. Diese Ausbildung und Anordnung der Zu- und Abflußkanäle ermöglicht es, im Verhältnis zu der großen Anzahl der Verzahnungen große Querschnitte der Durchflußöffnungen zu erreichen, so daß sich geringe Treibmittel-Durchflußgeschwindigkeiten ergeben.

Die Antriebsräder der oben beschriebenen Flüssigkeitsmotoren bzw. -pumpen können auch reihenweise auf einar gemeinsamen Welle befestigt werden, wobei sämtliche Drehmomente oder Leistungen der Drehzahl anzupassen sind.

Durch die gleichzeitige Druckeinwirkung des arbeitenden Treibmittels auf den gesamten Zahneingriff erfolgt eine stufenweise Leistungserhöhung in der Verzahnung, von der kleinsten in der äußeren Verzahnung bis zur maximalen in der Verzahnung auf dem Antriebsrad. Ebenso verringern sich bei den erfindungsgemäßen Pumpen und Kompressoren die durch das Antriebsdrehmoment hervorgerufenen größten Leistungen an der Verzahnung des Antriebsrades zu den äußeren Verzahnungen hin.

Dieses Ergebnis wird zur Erhöhung des Volunienwirkungsgrades durch eine bessere Abdichtung in der Zahneingriffslinie ausgenützt.

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Da die Abdichtung in der Zahneingriffslinie von der Materialhärte und vom Zahneingriffsdruck abhängig ist, werden für die äußeren Bäder mit geringem Zahneingriffsdruck je nach dem angewendeten Druck und der aufTretenden Leistung Materialien von geringerer Härte verwendet, beispielsweise Kunststoffe oder Hartgummi. Mit zunehmendem Zahneingriffsdruck bei den näher zum Antriebsrad liegenden Hilfsrädern wird die Härte und Festigkeit des Materials bis hin zu gehärtetem Stahl erhöht. Durch die symmetrische Belastung des Antriebsrades und durch die Verteilung der Belastung auf eine dem angewandten Druck und dem geforderten Drehmoment entsprechende Anzahl von Verzahnungen bzw. Zahnrädern, und durch die Möglichkeit, Materialien mit geringerer Härte und dichterer Passung bei besserer Dichtungsmöglichkeit bei geringeren Drehzahlen zu verwenden, können Motoren, Pumpen und Kompressoren von bisher nicht erreichbaren geringen Abmessungen und geringem Gewicht im Verhältnis auf die Drehmomente und auf den Wirkungsgrad je Umdrehung hergestellt werden. Ferner ist es möglich, bei mit hohen, mittleren und niedrigen Drehzahlen laufenden Anlagen einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Infolge der stirnseitigen Zu- und Abfuhr des Treibmittels zu und aus den Zahnlückenräumen, können Räder mit einr größeren Zähnezahl als der äußersten /erwendet werden, so daß der erfindungsgemäße Motor bzw. die erfindungsgemäße Pumpe äußerst geräuscharm arbeiten kann. Die Geräuscharmut wird noch durch die Symmetrie der Gesamtbelastung unterstützt.

Die Erfindung ermöglicht eine Verwendung von hydraulischen Antrieben, die die bisher bekannten Getriebe ersetzen, bei denen die mögliche Ausnützung der Materialien für die -Leistungsübertragung sehr gering ist. Ferner können durch die vorliegende Erfindung die bisherigen, teuren hydraulischen Kolbeneinrichtungen · durch kompakte und billige Zahnradanlagen ersetzt werden.

Ferner ist durch die geringe Anzahl unterschiedlicher Elemente der erfindungsgemäßen Motoren bzw. Pumpen, sowie durch die einfache Bauart dieser Elemente eine billige Massenfertigung aus standardisierten und vereinheitlichten Teilen möglich, so daß insgesamt bei außerordentlich geringem Verschleiß der Materialien je Einheit die Motoren, Pumpen oder Kompressoren in jedem Gebiet der Technik besonders günstig verwendbar sind. Zu erwähnen ist ferner die Möglichkeit, die Motoren auf einfache Weise in bisher nicht erreichbaren Kleinstausführungen zu bauen, weil beliebige Drehmomentwerte erreichbar sind oder auch durch Erweiterung der Anzahl der Hilfsräder und/oder Vergrößerung ihrer Abmessungen erreicht werden -können. Über die Wahl der ,geeigneten Konstruktion entscheidet der hierdurch bei gegebenen technischen Parametern erzielbare maximale Wirkungsgrad.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Ansicht eines geöffneten Zahnradmotor^; mit vier

Hilfyradicränzen, die das Antriebsrad umgeben;

Pig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1; Fig. 3 die Ansicht eines geöffneten Zahnradmotors in zweiarmiger

Ausführung mit vier Hilfsrädern in jedem Arm; und Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 3·

Bei de:n in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich zwischen Deckeln 1 und 2 Zahnräder 4, deren Stirnseiten durch Einlagen 5 und 6 abgedichtet sind. Die Umkreise sind mittels Distanzeinlagen 7 abgedichtet. Die Zahnräder übertragen das Drehmoment auf ein Zahnrad 3, das auf der Antriebswelle befestigt oder an diese angeformt ist.

Das Drehmoment wird durch ein Antriebsmittel erzeugt, das von einer Zuflußkammer 8 durch Öffnungen 10 in die während des Betriebs sich vergrößernden Zahnlückenräume hineinfließt und von den sich verkleinernden Zahnlückenräumen an der anderen Seite der Achse, die durch die Mitte der Verzahnung läuft, durch Öffnungen 11 zu einer Abflußkammer 9 abfließt.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem ein zweiarmiger Zahnradmotor verwendet wurde, befinden sich zwischen Decket 20 und 12 Hilfszahnräder 14, die außen durch den Körper bzw. das Gehäuse 15 abgedichtet sind. Das Antriebsmittel fließt von einer Zuflußkammer 17 durch Öffnungen 18 in die sich vergrößernden Zahnlückenräume und entweicht von den sich verkleinernden Zahnlückenräumen durch Abflußöffnungen 19 und 16. Die

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HilfsZahnräder 14 übertragen ihre Drehmomente auf das Antriebsrad 13, das auf der Nabe bzw. Welle zur Verbindung mit der angetriebenen Einrichtung befestigt bzw. an diese angeformt ist.

Ansprüche

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Claims (3)

1. 2115433

   ·■■ ι is prOohe

   Ί .J Fluid-Zahnradmotor, der, angetrieben durch einen anderen

   Motor₍ auch als Pumpe oder Kompressor arbeiten kann, mit einem Gehäuse, mit einem Antriebszahnrad, und mit mit dem Antriebszahnrad zusammenarbeitenden Hilfszahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfszahnräder (4) das Antriebszahnrad (3) in wenigstens zwei konzentrischen Kreisen umgeben.
2. 2. Fluid-Zahnradmotor, der angetrieben durch einen anderen Motor, auch als Pumpe oder Kompressor arbeiten kann, mit einem Gehäuse, mit einem Antriebszahnrad, und mit mit dem Antriebszahnrad zusammenarbeitenden Hilfszahnrädern dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfszahnräder (14) das Antriebszahnrad (13) in konzentrischen Kreisen umgeben und in wenigstens zwei Armen des Gehäuses (15) angebracht sind.
3. 3. Fluid-Zahnradmotor nach Anspruch 1 ,oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfszahnräder (4, 14) in Zwischen- und End-Entfernungen vom Antriebszahnrad (3, 13) angebracht, aus elastischen Materialien wie Kunststoff oder Gummi hergestellt, und an den Abdichtungsstellen ohne Spiel eingepiaßt sind.

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