-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Förderaggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Förderaggregat aus der
DE 10 2008 013 991 A1 bekannt, mit einem ersten Verzahnungsteil und einem zweiten Verzahnungsteil, die jeweils über eine Verzahnung miteinander zusammenwirken und deren Achsen zueinander schräg gestellt sind, wobei das erste Verzahnungsteil das zweite Verzahnungsteil mit einem Kragenabschnitt umgreift und wobei zwischen der Verzahnung des ersten Verzahnungsteils und der Verzahnung des zweiten Verzahnungsteils Arbeitsräume gebildet sind, die über einen Zulauf befüllbar und über einen Ablauf entleerbar sind. Die Steuerung von Zulauf und Ablauf kann über Ventile oder Steuerscheiben erfolgen.
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine alternative Befüllung und Entleerung erreicht wird, indem der Kragenabschnitt des ersten Verzahnungsteils zumindest eine erste Ausnehmung zum Befüllen oder Entleeren des jeweiligen Arbeitsraums aufweist, wobei das zweite Verzahnungsteil an seinem dem ersten Verzahnungsteil zugewandten Umfang zumindest eine, in einen der Arbeitsräume mündende zweite Ausnehmung aufweist, wobei die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung bei gegenseitiger Überlappung eine Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum bilden.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Förderaggregats möglich.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die zweite Ausnehmung des zweiten Verzahnungsteils als nutförmige Vertiefung oder als Kanal ausgebildet.
-
Das zweite Verzahnungsteil hat einen Kugelabschnitt und das erste Verzahnungsteil einen Hohlkugelabschnitt zur Abstützung an dem Kugelabschnitt oder umgekehrt.
-
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel hat das zweite Verzahnungsteil zumindest einen Verbindungskanal, der in axialer Richtung gesehen von einer dem Kugelabschnitt abgewandten Seite ausgehend bis zum Kugelabschnitt verläuft, wobei an dem Hohlkugelabschnitt des ersten Verzahnungsteils Steuernuten vorgesehen sind, die bei Überlappung mit dem zumindest einen Verbindungskanal eine Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum bilden.
-
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel hat das erste Verzahnungsteil zumindest einen Verbindungskanal, der in axialer Richtung gesehen von einer dem Hohlkugelabschnitt abgewandten Seite ausgehend bis zum Hohlkugelabschnitt verläuft, wobei an dem Kugelabschnitt des zweiten Verzahnungsteils Steuernuten vorgesehen sind, die bei Überlappung mit dem zumindest einen Verbindungskanal des ersten Verzahnungsteils eine Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum bilden. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann sich der Verbindungskanal an seinem den Steuernuten zugewandten Ende sternförmig oder strahlenförmig in mehrere Verbindungsnuten aufteilen, die dann mit den Steuernuten bei entsprechender Position überlappen. Dies hat den Vorteil, dass der Verbindungskanal automatisch in der Befüllungsphase geöffnet und in der Entleerungsphase automatisch geschlossen ist. Bei umgekehrter Drehrichtung ist Befüllungs- und Entleerungsphase vertauscht. Es sind keine zusätzlichen Ventile oder Steuerelemente notwendig.
-
Nach einer vorteilhaften Ausführung sind die Steuernuten in Richtung ihrer Längserstreckung fingerförmig, nierenförmig, bumerangförmig, spiralförmig, L-förmig, S-förmig, V-förmig oder sternförmig ausgebildet.
-
Nach einem dritten Ausführungsbeispiel weist das zweite Verzahnungsteil in Umfangsrichtung gesehen zwischen zwei Zahnspitzen jeweils einen Steuerkanal auf, der von der dem Arbeitsraum zugewandten Seite auf die dem Arbeitsraum abgewandte Seite führt, wobei jedem Steuerkanal ein Ventilelement zugeordnet ist, das den Steuerkanal öffnen oder schließen kann. Dies hat den Vorteil, dass für unterschiedliche Betriebszustände bei einem durch das Ventilelement bestimmten Druck geöffnet wird. Dadurch kann eine Pulsation auf der Entleerungsseite des Förderaggregates verringert werden.
-
Zeichnung
-
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
1 zeigt im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderaggregates,
-
2 im Schnitt ein erstes Verzahnungsteil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1,
-
3 eine Seitenansicht des ersten Verzahnungsteils nach 2,
-
4 eine dreidimensionale Ansicht des ersten Verzahnungsteils nach 2,
-
5 eine dreidimensionale Ansicht eines zweiten Verzahnungsteils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1,
-
6 im Schnitt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderaggregates,
-
7 ein erstes Verzahnungsteil gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 6,
-
8 im Schnitt das erste Verzahnungsteil nach 7,
-
9 eine dreidimensionale Ansicht eines zweiten Verzahnungsteils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 6
-
10 zeigt im Schnitt ein drittes Ausführungsbeispiel.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderaggregates.
-
2 bis 5 zeigen Einzelansichten der beiden Verzahnungsteile aus 1.
-
Das erfindungsgemäße Förderaggregat kann eine Pumpe oder ein Verdichter sein.
-
Das Förderaggregat weist ein erstes Verzahnungsteil 1 und ein zweites Verzahnungsteil 2 auf, die jeweils über eine Verzahnung 1.1, 2.1 miteinander zusammenwirken und deren Drehachsen 1.2, 2.2 zueinander schräg gestellt sind, also nicht zueinander fluchten. Die beiden Verzahnungsteile 1, 2 sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als Rotoren ausgebildet und in einem Gehäuse 6 drehbar gelagert. Einer der Rotoren 1, 2 wird von einer nicht dargestellten Antriebswelle angetrieben. Die Verzahnung 1.1, 2.1 der beiden Verzahnungsteile 1, 2 ist jeweils an den einander zugewandten Stirnseiten vorgesehen und beispielsweise als Zyloidenverzahnung ausgeführt. Es kann aber ausdrücklich auch eine andere Verzahnung vorgesehen sein. Zwischen der Verzahnung 1.1 des ersten Verzahnungsteils 1 und der Verzahnung 2.1 des zweiten Verzahnungsteils 2 sind Arbeitsräume 3 gebildet, die über einen Zulauf 4 befüllbar und über einen Ablauf 5 entleerbar sind. Das erste Verzahnungsteil 1 hat einen Kragenabschnitt 8, mit dem das zweite Verzahnungsteil 2 am seinem Umfang zumindest teilweise umgriffen bzw. umschlossen wird. Der Kragenabschnitt 8 hat die Funktion, die Arbeitsräume 3 vom Innenraum des Gehäuses 6 zu trennen.
-
Beim ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Verzahnungsteile 1, 2 an ihrem die Verzahnung aufweisenden Umfang 1.3, 2.3 kugelförmig bzw. kugelabschnittsförmig ausgebildet, einschließlich des Kragenabschnitts 8 des ersten Verzahnungsteils 1. An der der Verzahnung 1.1, 2.1 abgewandten Stirnseite haben die beiden Verzahnungsteile 1, 2 beispielsweise jeweils einen Zapfen 1.4, 2.4, der jeweils in einem Lager des Gehäuses 6 angeordnet ist.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kragenabschnitt 8 des ersten Verzahnungsteils 1 zumindest eine erste Ausnehmung 9 zum Befüllen oder Entleeren des jeweiligen Arbeitsraums 3 aufweist, wobei das zweite Verzahnungsteil 2 an seinem dem ersten Verzahnungsteil 1 zugewandten Umfang zumindest eine, in einen der Arbeitsräume 3 mündende zweite Ausnehmung 10 aufweist, wobei die erste Ausnehmung 9 und die zweite Ausnehmung 10 bei gegenseitiger Überlappung eine Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum 3 bilden. Diese Strömungsverbindung kann zum Befüllen oder zum Entleeren dienen.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind am Kragenabschnitt 8 des ersten Verzahnungsteils 1 mehrere erste Ausnehmungen 9 vorgesehen und beispielsweise im gleichen Abstand über den Umfang verteilt. Die ersten Ausnehmungen 9 sind beispielsweise schlitz-, U oder V-förmig ausgeführt, können aber auch eine andere Form haben. Die Anzahl der ersten Ausnehmungen 9 entspricht vorzugsweise der Anzahl der Zähne im Verzahnungsteil 1. Die Anzahl der zweiten Ausnehmungen 10 entspricht vorzugsweise der Anzahl der Zähne im Verzahnungsteil 2.
-
Die Arbeitsräume 3 könnten auch nur über die erste Ausnehmung 9, also ohne die zweite Ausnehmung 10, befüllt bzw. entleert werden, da die ersten Ausnehmungen 9 derart angeordnet sind, dass sie auch ohne die zweiten Ausnehmungen 10 mit den Arbeitsräumen 3 überlappen. Durch die zweite Ausnehmung 10 am zweiten Verzahnungsteil 2 wird jedoch ein größerer Strömungsquerschnitt in die Arbeitsräume 3 geschaffen, so dass die Arbeitsräume 3 schneller befüllt bzw. entleert werden können.
-
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind die zweiten Ausnehmungen 10 am zweiten Verzahnungsteil 2 in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen den Zahnspitzen der Verzahnung 2.1 vorgesehen. Beispielsweise ist in jeder zwischen zwei Zähnen gebildeten Zahnlücke eine zweite Ausnehmung 10 vorhanden. Die zweiten Ausnehmungen 10 des zweiten Verzahnungsteils 2 sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als nutförmige Vertiefung oder als Kanal ausgebildet.
-
Das zweite Verzahnungsteil 2 hat beispielsweise einen zentralen Kugelabschnitt 12 und das erste Verzahnungsteil 1 einen zentralen Hohlkugelabschnitt 13 zur Abstützung an dem zentralen Kugelabschnitt 12, oder umgekehrt. Die Verzahnung 1.1, 2.1 ist jeweils um den Kugelabschnitt 12 bzw. den Hohlkugelabschnitt 13 herum vorgesehen. Das zweite Verzahnungsteil 2 hat gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zumindest einen Verbindungskanal 14, der in axialer Richtung gesehen von einer dem Kugelabschnitt 12 abgewandten Seite ausgehend bis an den Kugelabschnitt 12 verläuft. An dem Hohlkugelabschnitt 13 des ersten Verzahnungsteils 1 sind Steuernuten 15 ausgeführt, die bei Überlappung mit dem zumindest einen Verbindungskanal 14 des zweiten Verzahnungsteils 2 eine Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum 3 bilden. Die Steuernuten 15 sind in Richtung ihrer Längserstreckung beispielsweise fingerförmig, nierenförmig, bumerangförmig, spiralförmig, L-förmig, S-förmig, V-förmig oder sternförmig ausgebildet, können aber ausdrücklich auch eine andere Form haben.
-
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel strömt das Fördermedium bei entsprechender Strömungsverbindung (Überlappung) über den Verbindungskanal 14 und zumindest eine der Steuernuten 15 in einen der Arbeitsräume 3 ein und nach einem Druckaufbau in dem Arbeitsraum 3 bei entsprechender Strömungsverbindung (Überlappung) über die beiden Ausnehmungen 9, 10 aus diesem wieder heraus. Die umgekehrte Strömungsrichtung über die beiden Ausnehmungen 9, 10 in den entsprechenden Arbeitsraum 3 und nach einem Druckaufbau über zumindest eine Steuernut 15 und den Verbindungskanal 14 aus dem Arbeitsraum 3 heraus ist selbstverständlich ebenso möglich.
-
6 zeigt im Schnitt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderaggregates. Bei dem Förderaggregat nach 6 sind die gegenüber dem Förderaggregat nach 1 bis 5 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel nach 6 bis 9 unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass das erste Verzahnungsteil 1 ein Stator und das zweite Verzahnungsteil ein Rotor ist.
-
Eine Antriebswelle 20 treibt das zweite Verzahnungsteil 2 an, das in dem ersten, als Stator ausgeführten Verzahnungsteil 1 drehbar angeordnet ist. Die Antriebswelle 2 hat eine mit dem zweiten Verzahnungsteil 2 zusammenwirkende schiefe Ebene 21, an der ein Rollenlager angeordnet ist. An der der Antriebswelle 2 abgewandten Seite des Rollenlagers befindet sich das Verzahnungsteil 2, das mit seiner Drehachse 2.2 um die Achse 23 der Antriebswelle 20 taumelt. Das zweite Verzahnungsteil 2 weist an seiner der Antriebswelle 20 zugewandten Seite eine mit dem Rollenlager zusammenwirkende Fläche 24 und an seiner der Verzahnung 1.1 des ersten Verzahnungsteils 1 zugewandten Seite die Verzahnung 2.1 auf.
-
Das erste Verzahnungsteil 1 hat wie im ersten Ausführungsbeispiel einen Kragenabschnitt 8, der das zweite Verzahnungsteil 2 umgreift. Die ersten Ausnehmungen 9 am ersten Verzahnungsteil 1 sind gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als Nut ausgeführt, die an der dem zweiten Verzahnungsteil 2 zugewandten Innenseite des Kragenabschnitts 8 angeordnet sind. Die Nut verläuft beispielsweise in axialer Richtung bis an die offene Stirnseite des ersten Verzahnungsteils 1.
-
Die ersten Ausnehmungen 9 des ersten Verzahnungsteils 1 wirken wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit den zweiten Ausnehmungen 10 des zweiten Verzahnungsteils 2 derart zusammen, dass bei gegenseitiger Überlappung eine Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum 3 gebildet wird.
-
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist nicht das zweite Verzahnungsteil 2, sondern das erste Verzahnungsteil 1 den zumindest einen Verbindungskanal 14 auf, der in axialer Richtung gesehen von einer dem Hohlkugelabschnitt 13 abgewandten Seite ausgehend bis an den Hohlkugelabschnitt 13 verläuft. An dem Kugelabschnitt 12 des zweiten Verzahnungsteils 2 sind die Steuernuten 15 ausgeführt, die bei Überlappung mit dem zumindest einen Verbindungskanal 14 des ersten Verzahnungsteils 1 eine Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum 3 bilden. Der Verbindungskanal 14 kann sich an seinem dem Kugelabschnitt 12 zugewandten Endabschnitt in Verbindungsnuten 25 aufteilen bzw. in diese münden, die bei Überlappung mit den Steuernuten 15 des ersten Verzahnungsteils 1 die Strömungsverbindung in den jeweiligen Arbeitsraum 3 entstehen lassen.
-
Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel strömt das Fördermedium bei entsprechender Strömungsverbindung (Überlappung) über den Verbindungskanal 14, 25 und zumindest eine der Steuernuten 15 in einen der Arbeitsräume 3 ein und nach einem Druckaufbau in dem Arbeitsraum 3 bei entsprechender Strömungsverbindung (Überlappung) über die beiden Ausnehmungen 9, 10 aus diesem wieder heraus. Die umgekehrte Strömungsrichtung über die beiden Ausnehmungen 9, 10 in den entsprechenden Arbeitsraum 3 und nach einem Druckaufbau über zumindest eine Steuernut 15 und den Verbindungskanal 14, 25 aus dem Arbeitsraum 3 heraus ist selbstverständlich ebenso möglich.
-
10 zeigt im Schnitt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderaggregates. Bei dem Förderaggregat nach 10 sind die gegenüber dem Förderaggregat nach 6 bis 9 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Das dritte Ausführungsbeispiel nach 10 unterscheidet sich gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel ausschließlich darin, dass der Zufluss bzw. Abfluss auf der Seite des ersten Verzahnungsteils 1 verändert ist. Der Zufluss bzw. Abfluss über die beiden Ausnehmungen 9, 10 ist identisch wie im zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die andere Strömungsverbindung in die Arbeitsräume 3, die nicht über die beiden Ausnehmungen 9, 10 führt, verläuft nicht über einen einzigen Verbindungskanal 14 am ersten Verzahnungsteil 1 und über die mit dem einzigen Verbindungskanal 14 zusammenwirkenden Steuernuten 15, sondern jeder Arbeitsraum 3 weist einen eigenen, separaten Steuerkanal 28 als Zufluss bzw. Abfluss auf. Der Zufluss bzw. Abfluss in die Arbeitsräume 3 hängt nicht wie in den beiden anderen Ausführungsbeispielen von der Überlappung von Verbindungskanal 14 und Steuernuten 15 ab, sondern wird von Ventilelementen 29 gesteuert. Jedem Steuerkanal 28 ist ein Ventilelement 29 zugeordnet, das den Steuerkanal 28 öffnen oder schließen kann. Die Ventilelemente 29 sind beispielsweise als elastische Klappen ausgeführt. Die Ventilelemente 29 haben die Funktion, die Durchströmung durch die Steuerkanäle 28 in nur einer Richtung zuzulassen, entweder als Zufluss oder als Abfluss. Wenn Ventile an der Abflussseite angeordnet sind, bieten sie den Vorteil, dass bei unterschiedlichen Betriebszuständen bei einem durch das Ventil bestimmten Druck geöffnet wird. Dadurch kann eine Pulsation auf der Abflussseite des Förderaggregates reduziert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008013991 A1 [0001]