EP2275684A1 - Assembly with a gear pump - Google Patents
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- EP2275684A1 EP2275684A1 EP09163049A EP09163049A EP2275684A1 EP 2275684 A1 EP2275684 A1 EP 2275684A1 EP 09163049 A EP09163049 A EP 09163049A EP 09163049 A EP09163049 A EP 09163049A EP 2275684 A1 EP2275684 A1 EP 2275684A1
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- EP
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- gear
- arrangement according
- drive
- drive unit
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- 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
- F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
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- 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
- F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
- F04C14/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the rotational speed
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- 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
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
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- 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
- F04C2240/00—Components
- F04C2240/40—Electric motor
- F04C2240/402—Plurality of electronically synchronised motors
Definitions
- the present invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
- Gear pumps consist of two intermeshing gears which are mounted on shafts, usually a shaft is connected to a drive unit.
- the shaft which is not driven by a drive unit, is driven by means of torque transmission from the driven shaft via the tooth flanks.
- a gear pump is known, in turn, two drive units are provided for individually driving the waves, wherein phase and angular velocity of the intermeshing gears are coordinated such that on the one hand lifting of tooth flanks of intermeshing gears and on the other hand too high excess torque on the tooth flanks Interlocking gears are avoided.
- the present invention relates to an arrangement with a gear pump comprising a pump housing, two gears contained in the pump housing and intermeshing gears and two shafts, which are operatively connected to the gears and are guided by the pump housing, wherein the two shafts, each with a drive unit (7 , 8) are operatively connected.
- a gear pump comprising a pump housing, two gears contained in the pump housing and intermeshing gears and two shafts, which are operatively connected to the gears and are guided by the pump housing, wherein the two shafts, each with a drive unit (7 , 8) are operatively connected.
- a coupling unit for the adjustment of eccentricities between the drive unit and the respective shaft is arranged and that in each case a rotary encoder / sensor unit is arranged between the middle of the gear and the drive center.
- a variant of the inventive arrangement is characterized in that the encoder / sensor unit is in an axial range, which is defined by the center between the gear center and the drive center plus a two-sided deviation of not more than 10% of the distance between the center of the gear and drive center.
- rotary encoder / sensor units are each arranged in the middle between the respective gear center and the respective drive center.
- rotary encoder / sensor unit to the axis of rotation of the respective shaft have a radial distance which is larger, preferably at least twice as large as an outer radius of the gears.
- rotary encoders / sensor units are either optical or magnetic encoders / sensor units.
- Rotary encoder / sensor units are arranged such that a standing perpendicular to the shaft and extending through the corresponding encoder / sensor unit connecting line with a centrally extending between the two axes of rotation suction side an angle in the range of 35 ° to 55 °, preferably 40 ° to 50 ° , preferably 45 °, includes.
- each drive unit comprises a rotor and a stator, wherein the rotor is axially displaceable with respect to the stator.
- the drive unit has on the side remote from the gear pump side a compensating bearing unit which radially supports the rotor of the drive unit.
- the coupling unit is a diaphragm coupling.
- drive units can be connected to the respective shaft of the gear pump from the side applied in relation to the gear pump.
- connection between the drive units and the respective shafts of the gear pump are conical polygonal connections.
- the one drive unit, the gear pump and the other drive unit are each contained in a temperature zone in which the temperatures are adjustable to predetermined values, wherein between adjacent temperature zones preferably isolation areas are present.
- Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the determination of the current position of the one gear with respect to the current position of the other gear is adjustable over a reference value, which can be determined before the normal operation of the gear pump or during interruptions of normal operation of the gear pump is.
- inventions of the inventive arrangement are characterized in that the reference value in the middle between tooth flanks of a tooth gap of a toothed wheel, preferably in the middle between tooth flanks of a tooth gap of a toothed wheel, is located.
- an arrangement with a gear pump is specified, which is automatically calibrated.
- the arrangement can perform this calibration both before startup and during service interruptions, without further action by the operator must be made.
- a possible wear of tooth flanks can be determined, because then changed resp. the difference between the first angular difference and the second angular difference also increases. Excessive closure can then be detected by a simple threshold violation.
- each encoder / sensor unit are arranged centrally between the teeth of the respective gear and a rotor of the respective drive.
- a central arrangement of the encoder / sensor units has the advantage that an existing angle of rotation due to a non-ideal rigidity of the entire drive train has a reduced influence on the measurement error of the system.
- the measurement error is halved by the central arrangement.
- This operating condition is also referred to as an edge change, because the touching tooth flanks change in the course of a Ausquetschvorganges.
- inventions of the inventive arrangement are characterized in that one gear drives the other gear with a predetermined torque, wherein the predetermined torque is greater than half of the total torque generated by the two drives.
- inventive arrangement is characterized in that the delivery medium pressure is measured on the pressure side of the gear pump and that the speed is adjustable in dependence on the measured delivery medium pressure.
- a known arrangement is shown with a gear pump 1, the conveying medium F from a suction side S on a pressure side D promotes. It is evident in Fig. 1 a pump housing 10, are guided by the waves 2 and 3 to the outside.
- the guided outward shaft 3 is connected via a first universal joint 4, an adjustable in length axle 6 and a second universal joint 6 with a drive unit 7. Accordingly, the guided outward shaft 2 via a corresponding first and second universal joint and a corresponding axis section with a further drive unit (in Fig. 1 not shown).
- gears in Fig. 1 not visible
- the double universal joint consisting of the first and second universal joint 4 and 5 is provided together with the adjustable axle section 6 for receiving lateral and angular deviations of the drive unit with respect to the shaft 2 and 3, respectively.
- the additional bearing force is due to a relatively short bearing distance of the pump bearings, which are located in the pump housing 10 to support the shafts 2 and 3, in terms of the length of the double-jointed joint considerably.
- Fig. 2 is a section through an inventive arrangement shown with a gear pump 1, wherein the cutting plane in the axes of rotation 13 and 14 of the shafts 2 and 3 and by a sensor 25 is placed, according to the in Fig. 4 Plotted sectional plane AA.
- Fig. 2 shows the sake of simplicity, only one half of the gear pump 1. Accordingly, only one drive unit 7 is shown.
- the drive unit 7 is pressed directly via a flange 15, ie without intermediate gear, to the pump housing 10 or its lid. Via a screw 21, the rotating parts of the drive unit 7, such as a hub 16, a diaphragm coupling 22 and a rotor 18, connected to the shaft 3 of the gear pump 1.
- the screw 21 can be released if necessary, whereby the drive unit 7 can be solved by the gear pump 1 again. After loosening screws 40, which connects the flange 15 with the pump housing 10 or with its lid, and after loosening the screw 21, the complete drive unit 7 can be released from the gear pump 1.
- the shafts 2, 3 of the gear pump and their storage units remain within the gear pump and can be disassembled individually.
- the drive unit 7 is next to the flange 15 and the hub 16 further comprises a rotor 18, a stator 17 and a drive cover 19 with an opening 20.
- the drive cover 19 closes the drive unit 7 on the the gear pump 1 side facing away from and is connected to the stator 17, wherein the opening 20 is arranged centrally on the extended axis of rotation 13 of the shaft 3.
- Gear pump side, the stator 17 is connected to the flange 15.
- the gear pump 1 is direct, i. without intermediate gear, connected to the drive unit 7.
- the screw 21 is provided by means of which the rotor 18 is fixed axially via the hub 16 and the flange 15. The screw 21 is guided during the assembly of the drive unit 7 to the gear pump 1 through the opening 20 in the drive cover 19 along the axis of rotation 13 of the shaft 3 and fixed in a corresponding bore in the shaft 3.
- the hub 16 is connected to the shaft 3 via a so-called conical polygon connection, on the one hand allows a precise axial alignment of the rotor 18 to the shaft 3, on the other hand, a very torsionally rigid connection between the rotor 18 of the drive unit 7 and the driven shaft 3 of the gear pump 1 allows.
- the membrane coupling 22 and the hub 16 are conceivable, for example, as a single part, as well as from Fig. 2 shows that in the left, drive side half of the individual part of the classic function of a hub which can be coupled to the shaft 3, in the right part of this single part is thin-walled and thus fulfills the functions of a membrane coupling.
- a compensating bearing 23 is provided on the side facing away from the gear pump 1, which holds the rotor 18 radially in position with respect to the stator 17.
- a so-called torque motor is used, which is a high-pole permanent-magnet three-phase synchronous motor with hollow shaft rotor for the direct, above-mentioned coupling to the gear pump.
- Torque motors are characterized in particular by a short compact design and a low torsional backlash (high torsional rigidity).
- a rotary encoder 24 is arranged, which cooperates with a connected to the stator 17 sensor unit 25.
- a grid is applied to the hub 16, which is read by the sensor unit 25.
- corresponding magnetic measuring devices or other methods for position determination can also be used.
- the rotary encoder 24 In order to minimize any measurement errors due to eccentricity of the rotary encoder 24 to the toothing, the rotary encoder 24 is made as large as possible in diameter. The eccentricity of the encoder 24 itself is minimized by the integration of the inclusion of the encoder 24 in the hub 16. Since the hub 16 is in one piece, very close manufacturing tolerances can be adhered to the inclusion of the encoder 24.
- the sensor unit 25 is preferably selected between the center of the rotor 18 or stator 17 and the center of the driven gear 11 of the gear pump 1. With a uniform stiffness distribution over the drive train (ie between the center of the rotor 18 and stator 17 and the center of the driven gear 11 of the gear pump 1), the encoder 24 is resp. the sensor unit 25 is preferably arranged in the middle between the center of the rotor 18 and stator 17 and the center of the driven gear 11 of the gear pump 1.
- a possible field of application of the arrangement with a gear pump is the pressure build-up downstream of an extruder in the conveyance of plastic melts in an extrusion line.
- the polymer melts are conveyed at temperatures of up to 300 ° C. against high discharge pressures (eg 300 bar).
- high discharge pressures eg 300 bar
- high drive power and thus high torques are necessary.
- the gear pump or the pump housing is heated to a temperature of, for example, 300 ° C, caused by the conveying medium, while the temperature of the drive units 7 and 8, especially for the necessary electronic circuits in these, should not exceed 60 ° C.
- insulating dividing wall 30 and 31 are required, respectively between the temperature zones 32 and 33 resp. between the temperature zones 33 and 34 are present.
- additional measures are required as needed, so that the temperature in the cold temperature zones 32 and 34 does not reach unacceptable levels.
- An additional measure for example, is that an active cooling (for example, an active water cooling) is provided.
- the rotor 18 ( Fig. 2 ) to protect from over temperature by a cooling of the flange 15 is connected between the hub 16 and the gear pump 1.
- the cooling is realized for example by star-shaped holes in the flange 15. This achieves very good cooling properties, since the deflections produce high turbulences.
- the hub 16 is cooled on the entire surface flange side by radiation and forced convection.
- Fig. 4 shows a possible positioning of the sensor unit 25, which is used to determine the current position of the one gear with respect to the current position of the other gear, wherein Fig. 4 a section transverse to the axes of rotation 11 and 13 of the shafts 2 and 3 shows.
- the fluid is transported in the direction of arrow from the suction side S with the gear pump on the pressure side D.
- a force component is generated in the direction of the arrows P, P ', which act on the shaft bearing of the gear pump and to a slight shift of waves 2 and 3 ( Fig. 2 ) to lead.
- the sensor unit 25 will now move in the direction of displacement, i. in the direction of deflection of the shaft, attached.
- the attachment takes place, for example, below 45 ° and is thus on average of the possible displacement angle, which is differential pressure dependent and viscosity-dependent.
- z. B. a schwradbreiten- and game size-dependent arrangement of the sensor unit 25 are made.
- Fig. 5 shows a section transverse to the axes of rotation 13 and 14 in the region of the gears 11 and 12. conveying medium F is received on the suction side S of the tooth gaps and then transported along the pump housing to the pressure side D, where the medium F through the meshing gears 11, 12 is squeezed out.
- a "trapped volume” is created in the toothed area between the tooth base and the tooth tip of the toothed wheels, which is due to the almost touching tooth flanks in front of and behind it Volume is sealed.
- a flow gap can be generated in a targeted manner at the locations where a large flow gap is desired for tribological reasons (optimum gap thickness relative to the tooth flanks). Due to the existing position control of the shafts, the ratio of these two sealing gaps can be actively controlled. Once, the gap leading to the "trapped volume” can be minimized, once the gap following the trapped volume. This makes it possible for the squeezing process to be actively influenced from this "trapped volume", thus optimizing the uniformity of the flow.
- the first shaft 2 drives the second shaft 3 with a defined torque.
- a first absolute rotation angle difference with the aid of the illustrated rotary encoder 24 in combination with the sensor unit 25 (FIG. Fig. 2 ) in both waves 2 and 3 determined by determining a difference between a measured value of the one sensor unit 25 and a measured value of the other sensor units 25 '.
- the second shaft 3 drives the first shaft 3 with the same defined torque as in the first step.
- a second absolute rotation angle difference is in turn determined by means of the described rotary encoder 24 in combination with the sensor unit 25 in both shafts 2 and 3, again determining the difference between a measured value of the one sensor unit 25 and a measured value of the other sensor units 25 ' ,
- a difference between the first absolute rotation difference and the second absolute rotation difference is formed.
- This difference is the actual range in which the gears can move to each other, provided that the defined torque that was used in the first and second step in the measurement is not exceeded.
- a reference value can now be determined, in relation to which the current positions of the gears are specified.
- the reference value is then a zero point of a defined coordinate system. For example, the reference value lies in the middle between tooth flanks of a tooth gap, so that the absolute values of the maximum deflections are identical.
- the operating conditions can now be selected in a first setting, for example, such that one gear transmits half plus a defined percentage of the total torque. Accordingly, then transmits the other gear half minus the defined percentage of total torque.
- the backlash between the flanks of two intermeshing teeth is selectable, for example, in 10% increments from the contact of the flanks (no backlash) over a central orientation (ie, the teeth entering a tooth space) Tooth lies exactly in the middle of the gap) until the tooth flanks touch again, this time being the trailing tooth flanks.
- Fig. 6 illustrates the operating conditions just explained in turn in a section transverse to the axes of rotation 13 and 14 in the region of the gears 11 and 12. Again, in the meshing region of the gears 11 and 12, a detail X shown enlarged as detail, in which also an adjusted backlash 26th is shown highlighted.
- the edge change operation is based on Fig. 7 explained, in turn, sections transverse to the axes of rotation 13, 14 in a region of the meshing gears 11, 12 show.
- a state is shown in which the tooth Z 1 'of the toothed wheel 11, which engages in a tooth gap of the toothed wheel 12, contacts the tooth Z 1 .
- a state shown later in time in which the engaging in a tooth gap of the gear 11 tooth Z 2 of the gear 12, the tooth Z 1 'touches.
- the operating conditions according to the mentioned edge change operation are used, for example, in highly viscous media in which the squeezing pressure is so great that a very large torque is required to produce the squeeze pressure energy, as these represent a pure energy loss.
- the monitoring of signs of wear can also be exploited to the extent that upon detection of a predetermined level of wear an audible and / or visual warning is given to the supervisor, so that precautions can be taken to prevent failure of the pump system.
- an audible and / or visual warning is given to the supervisor, so that precautions can be taken to prevent failure of the pump system.
- pressure fluctuations are eliminated or at least greatly reduced by actively influencing the rotational speeds of the two gear shafts.
- the inventive arrangement or the inventive method is able to vary the speed curve per Ausquetschvorgang, in such a way that the pressure on the pressure side is within narrow limits, resp. that the pressure on the pressure side is constant.
- the Ausquetschvorgang of the pumped medium from the tooth base is controlled specifically on the current position of the one gear with respect to the current position of the other gear.
- a speed curve 90 of the gear pump shaft, a pressure curve 91 of the pressure on the pressure side of the gear pump and a torque curve 92 of the torque of the gear pump shaft is shown.
- the speed curve 90, the pressure curve 91 and the torque curve 92 are plotted as a function of time t.
- the speed of the gear pump shaft is in Setting the time function so that the pressure on the pressure side of the gear pump is constant or at least within a predetermined tolerance range.
- the in Fig. 9 shown speed curve 90 has a periodicity with a period T on. It is the period of time during which a tooth engagement takes place in a corresponding tooth gap. If, therefore, the speed for both shafts is controlled synchronously in accordance with the speed curve 90, the pulsation can be completely compensated.
- the speed curve 90 Due to the periodicity, it is possible to store the speed curve 90 in a memory unit (Look-up Table). The values for the speed to be set are then read out in a predetermined cycle, the predetermined clock resulting from the pressure to be set on the pressure side.
- the selective influencing of the position control can also be used for shear-sensitive materials to reduce a total shear stress.
- care is taken to ensure that a maximum permissible shear load is not exceeded.
- the present invention makes it possible for the first time to specifically influence the effects of pulsation, crushing pressures and tribological behavior.
- the settings may take into account all effects that are relevant to the specific case, or individual operating conditions may be considered as a priority. By this is meant that these operating conditions should have a more significant influence on the behavior of the overall system.
- involute toothings typically used for gear pumps is that the transmission ratio of the two rotational speeds remains constant during one revolution, which is a basic prerequisite for a constant volume flow.
- circular arc gears have the disadvantage that the transmission ratio of the rotational speeds of the waves periodically fluctuates and thus the delivery medium flow pulsates.
- the use of the described invention with two controlled drive units makes it possible for the first time to use circular-arc toothing without an undesired pulsation of the delivery medium flow.
- the drive speeds of the waves can be corrected accordingly and compensated with opposite speed profile, so that circular bevel gears with constant transmission ratio and thus constant flow are possible.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to an arrangement according to the preamble of
Zahnradpumpen bestehen aus zwei ineinander greifenden Zahnrädern, die auf Wellen montiert sind, wobei in der Regel eine Welle mit einer Antriebseinheit verbunden ist. Die nicht mit einer Antriebseinheit angetriebene Welle wird mittels Drehmomentübertragung von der angetriebenen Welle über die Zahnflanken angetrieben.Gear pumps consist of two intermeshing gears which are mounted on shafts, usually a shaft is connected to a drive unit. The shaft, which is not driven by a drive unit, is driven by means of torque transmission from the driven shaft via the tooth flanks.
Aufgrund der Drehmomentübertragung kommt es an den Zahnflanken durch zu hohe Flächenpressungen oft zu Verschleissproblemen, und zwar einerseits, weil über die Zahnflanken von der angetriebenen Welle auf die getriebene Welle die Drucklast, hervorgerufen durch den Differenzdruck, übertragen werden muss, und, andererseits, weil die Reibarbeit überwunden werden muss. Insbesondere bei der Herstellung von Polymeren in grossen Polymerisationsanlagen oder beim Compounding von Kunststoffen mit grossen Durchsätzen bei sehr hohen Gegendrücken und hohen Temperaturen, d.h. insgesamt hohen Drehmomenten, können an den Zahnflanken Schäden durch Abnützung oder Verschleiss (Pittings, Mikroverschweissungen, Abnützung) an der Oberfläche der Zahnräder auftreten.Due to the torque transmission occurs due to excessive surface pressures often wear problems on the one hand, because on the tooth flanks of the driven shaft on the driven shaft, the pressure load caused by the differential pressure must be transmitted, and on the other hand, because the Friction work must be overcome. In particular, in the production of polymers in large polymerization or in the compounding of plastics with high throughputs at very high backpressures and high temperatures, ie overall high torque, damage to the tooth flanks by wear or abrasion (pittings, micro welding, wear) on the surface of the Gears occur.
Um diese Schäden zu vermeiden, sind bereits Zweiwellenantriebe eingesetzt worden, bei denen der Antrieb durch eine einzige Antriebseinheit (Motor) erfolgt, und dann anschliessend die Kraftverteilung durch mechanische Verteilgetriebe auf die beiden Zahnradpumpenwellen erfolgt.In order to avoid this damage, two-shaft drives have already been used, in which the drive is effected by a single drive unit (motor), and then the power is then distributed by mechanical distribution gear to the two gear pump shafts.
Des Weiteren ist aus der Patentschrift
Aus der
Es hat sich gezeigt, dass bei den bekannten Zahnradpumpen der Verschleiss, insbesondere bei Förderung von abrasiven Fördermedien, erheblich sein kann.It has been shown that in the known gear pumps, the wear, especially when conveying abrasive media, can be significant.
Insbesondere bei Extrusionsanwendungen von hochgefüllten, abrasiven Polymerschmelzen stellt sich das Problem des hohen Zahnflankenverschleisses durch Abrasion und damit des vorzeitigen Ausfalls der Zahnradwellen, da zwischen den Zahnflanken die in der Schmelze enthaltenen abrasiven Partikel zerrieben werden und es dabei zur Schädigung und Abtragung der Zahnflankenoberflächen kommen kann. Ausserdem steigt durch Füllstoffbeladung die Viskosität der Schmelze und damit der Drehmomentbedarf der Gesamtpumpe bzw. das benötigte Drehmoment an den einzelnen Wellen, so dass auch eine mögliche Überschreitung der zulässigen Flächenpressung an den Zahnflanken wieder in den Focus rückt.Especially in extrusion applications of highly filled, abrasive polymer melts, the problem of the high tooth flank wear by abrasion and thus the premature failure of the gear shafts, as between the tooth flanks the abrasive particles contained in the melt are crushed and it can cause damage and erosion of the tooth flank surfaces. In addition, the viscosity of the melt and thus the torque requirement of the entire pump or the torque required on the individual shafts increases as a result of filler loading, so that a possible overshoot of the permissible surface pressure on the tooth flanks again becomes the focus.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung mit einer Zahnradpumpe anzugeben, bei der eine Verbesserung in Bezug auf zumindest einen der erwähnten Nachteile erhalten wird.It is therefore an object of the present invention to provide an arrangement with a gear pump in which an improvement with respect to at least one of the mentioned disadvantages is obtained.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in weiteren Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the features stated in the characterizing part of
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Zahnradpumpe, die ein Pumpengehäuse, zwei im Pumpengehäuse enthaltene und ineinander greifende Zahnräder und zwei Wellen umfasst, die mit den Zahnrädern wirkverbunden sind und durch das Pumpengehäuse geführt sind, wobei die zwei Wellen mit je einer Antriebseinheit (7, 8) wirkverbunden sind. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass zwischen Zahnrad und Antriebseinheit jeweils eine Kupplungseinheit zur Ausgleichung von Exzentrizitäten zwischen der Antriebseinheit und der jeweiligen Welle angeordnet ist und dass zwischen Zahnradmitte und Antriebsmitte jeweils eine Drehgeber/Sensoreinheit angeordnet ist.The present invention relates to an arrangement with a gear pump comprising a pump housing, two gears contained in the pump housing and intermeshing gears and two shafts, which are operatively connected to the gears and are guided by the pump housing, wherein the two shafts, each with a drive unit (7 , 8) are operatively connected. According to the invention it is provided that between the gear and the drive unit in each case a coupling unit for the adjustment of eccentricities between the drive unit and the respective shaft is arranged and that in each case a rotary encoder / sensor unit is arranged between the middle of the gear and the drive center.
Eine Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehgeber/Sensoreinheit in einem axialen Bereich liegt, der durch die Mitte zwischen Zahnradmitte und Antriebsmitte plus einer beidseitigen Abweichung von maximal 10% der Distanz zwischen Zahnradmitte und Antriebsmitte definiert ist.A variant of the inventive arrangement is characterized in that the encoder / sensor unit is in an axial range, which is defined by the center between the gear center and the drive center plus a two-sided deviation of not more than 10% of the distance between the center of the gear and drive center.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Drehgeber/Sensoreinheiten jeweils in der Mitte zwischen jeweiliger Zahnradmitte und jeweiliger Antriebsmitte angeordnet sind.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the rotary encoder / sensor units are each arranged in the middle between the respective gear center and the respective drive center.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Drehgeber/Sensoreinheit zur Drehachse der jeweiligen Welle einen radialen Abstand aufweisen, der grösser ist, vorzugsweise mindestens doppelt so gross ist, wie ein äusserer Radius der Zahnräder.Further variants of the inventive arrangement are characterized in that the rotary encoder / sensor unit to the axis of rotation of the respective shaft have a radial distance which is larger, preferably at least twice as large as an outer radius of the gears.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Drehgeber/Sensoreinheiten entweder optische oder magnetische Drehgeber/Sensoreinheiten sind.Further variants of the arrangement according to the invention are characterized in that the rotary encoders / sensor units are either optical or magnetic encoders / sensor units.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Drehgeber/Sensoreinheiten derart angeordnet sind, dass eine senkrecht auf die Welle stehende und durch die korrespondierenden Drehgeber/Sensoreinheit verlaufende Verbindungslinie mit einer mittig zwischen den beiden Drehachsen verlaufenden Ebene saugseitig einen Winkel im Bereich von 35° bis 55°, vorzugsweise 40° bis 50°, vorzugsweise 45°, einschliesst.Further variants of the inventive arrangement are characterized in that the Rotary encoder / sensor units are arranged such that a standing perpendicular to the shaft and extending through the corresponding encoder / sensor unit connecting line with a centrally extending between the two axes of rotation suction side an angle in the range of 35 ° to 55 °, preferably 40 ° to 50 ° , preferably 45 °, includes.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass jede Antriebseinheit einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor in Bezug auf den Stator axial verschiebbar ist.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that each drive unit comprises a rotor and a stator, wherein the rotor is axially displaceable with respect to the stator.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Antriebseinheit auf der in Bezug auf die Zahnradpumpe abgewandten Seite eine Ausgleichslagereinheit aufweist, die den Rotor der Antriebseinheit radial stützt.Further variants of the arrangement according to the invention are characterized in that the drive unit has on the side remote from the gear pump side a compensating bearing unit which radially supports the rotor of the drive unit.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass der Rotor der Antriebseinheit über die Kupplungseinheit mit der jeweiligen Welle der Zahnradpumpe verbunden ist.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the rotor of the drive unit is connected via the coupling unit with the respective shaft of the gear pump.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Kupplungseinheit eine Membrankupplung ist.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the coupling unit is a diaphragm coupling.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass ein Flansch zwischen dem Pumpengehäuse und dem Stator der jeweiligen Antriebseinheit angeordnet ist, wobei der Flansch Bohrungen aufweist, durch die ein Kühlmedium zur Einstellung der Temperatur zirkuliert.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that a flange between the pump housing and the stator of the respective drive unit is arranged, wherein the flange has bores through which circulates a cooling medium for adjusting the temperature.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Antriebseinheiten mit der jeweiligen Welle der Zahnradpumpe von der in Bezug auf die Zahnradpumpe angewandten Seite aus verbindbar sind.Further embodiments of the arrangement according to the invention are characterized in that the drive units can be connected to the respective shaft of the gear pump from the side applied in relation to the gear pump.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Verbindung zwischen den Antriebseinheiten und den jeweiligen Wellen der Zahnradpumpe konische Polygonverbindungen sind.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the connection between the drive units and the respective shafts of the gear pump are conical polygonal connections.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Antriebseinheiten vom Typ Torquemotoren sind.Further variants of the arrangement according to the invention are characterized in that the drive units are of the torque motor type.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die eine Antriebseinheit, die Zahnradpumpe und die andere Antriebseinheit je in einer Temperaturzone enthalten sind, in der die Temperaturen auf vorgegebene Werte einstellbar sind, wobei zwischen benachbarten Temperaturzonen vorzugsweise Isolationsbereiche vorhanden sind.Further embodiments of the arrangement according to the invention are characterized in that the one drive unit, the gear pump and the other drive unit are each contained in a temperature zone in which the temperatures are adjustable to predetermined values, wherein between adjacent temperature zones preferably isolation areas are present.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass eine momentane Position des einen Zahnrades in Bezug auf eine momentane Position des anderen Zahnrades bestimmbar ist und dass die momentane Position des einen Zahnrades in Bezug auf die momentane Position des anderen Zahnrades nach Vorgabe von vordefinierten Betriebsbedingungen laufend einstellbar ist.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that a current position of the one gear with respect to a current position of the other gear can be determined and that the instantaneous position of the one gear with respect to the current position of the other gear according to predefined operating conditions is continuously adjustable.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Bestimmung der momentanen Position des einen Zahnrades in Bezug auf die momentane Position des anderen Zahnrades über einen Referenzwert einstellbar ist, der vor dem normalen Betrieb der Zahnradpumpe oder während Unterbrüchen des normalen Betriebes der Zahnradpumpe ermittelbar ist.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the determination of the current position of the one gear with respect to the current position of the other gear is adjustable over a reference value, which can be determined before the normal operation of the gear pump or during interruptions of normal operation of the gear pump is.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass der Referenzwert in der Mitte zwischen Zahnflanken einer Zahnlücke eines Zahnrades, vorzugsweise in der Mitte zwischen Zahnflanken einer Zahnlücke eines Zahnrades, liegt.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the reference value in the middle between tooth flanks of a tooth gap of a toothed wheel, preferably in the middle between tooth flanks of a tooth gap of a toothed wheel, is located.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass der Referenzwert dadurch bestimmbar ist,
- dass das eine Zahnrad das andere Zahnrad mit einem vorgegebenen Drehmoment antreibbar ist,
- dass eine erste Winkeldifferenz durch Differenzbildung zwischen mit der Drehgeber/Sensoreinheiten gemessenen Werten bestimmbar ist,
- dass das andere Zahnrad das eine Zahnrad mit dem vorgegebenen Drehmoment antreibbar ist,
- dass eine zweite Winkeldifferenz durch Differenzbildung zwischen mit der Drehgeber/Sensoreinheiten gemessenen Werten bestimmbar ist,
- dass eine Differenz zwischen der ersten Winkeldifferenz und der zweiten Winkeldifferenz bestimmbar ist und
- dass der Referenzwert innerhalb der bestimmten Differenz festlegbar ist.
- in that one toothed wheel is able to drive the other toothed wheel with a predetermined torque,
- a first angular difference can be determined by subtraction between values measured with the encoder / sensor units,
- the other toothed wheel is capable of being driven by a toothed wheel with the predetermined torque,
- a second angular difference can be determined by subtraction between values measured with the encoder / sensor units,
- a difference between the first angular difference and the second angular difference can be determined, and
- that the reference value can be determined within the determined difference.
Damit ist eine Anordnung mit einer Zahnradpumpe angegeben, die automatisch kalibrierbar ist. Die Anordnung kann diese Kalibrierung sowohl vor Inbetriebnahme als auch während Betriebsunterbrüchen durchführen, ohne dass weitere Massnahme durch das Bedienpersonal vorgenommen werden müssen. Mit dieser Anordnung kann auch ein allfälliger Verschleiss von Zahnflanken festgestellt werden, denn dann verändert resp. vergrössert sich auch die Differenz zwischen der ersten Winkeldifferenz und der zweiten Winkeldifferenz. Ein übermässiger Verschliess ist dann durch eine einfache Schwellwertüberschreitung feststellbar.Thus, an arrangement with a gear pump is specified, which is automatically calibrated. The arrangement can perform this calibration both before startup and during service interruptions, without further action by the operator must be made. With this arrangement, a possible wear of tooth flanks can be determined, because then changed resp. the difference between the first angular difference and the second angular difference also increases. Excessive closure can then be detected by a simple threshold violation.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass mindestens einer der folgenden Momentanwerte überwachbar ist:
- die erste Winkeldifferenz,
- ein Unterschied zwischen der ersten Winkeldifferenz und dem Referenzwert,
- die zweite Winkeldifferenz,
- ein Unterschied zwischen der zweiten Winkeldifferenz und dem Referenzwert,
und dass bei Unter- bzw. Überschreitung des mindestens einen der Momentanwerte unter einen vordefinierten Wert mindestens eine der folgenden Aktionen durchführbar ist: - eine optische Warnung,
- optische Anzeige,
- akustische Warnung,
- Änderung der Betriebsbedingungen der Zahnradpumpe.
- the first angular difference,
- a difference between the first angular difference and the reference value,
- the second angular difference,
- a difference between the second angular difference and the reference value,
and that when the at least one of the instantaneous values is undershot or below a predefined value, at least one of the following actions is feasible: - an optical warning,
- optical display,
- acoustic warning,
- Change of the operating conditions of the gear pump.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass zur Bestimmung der momentanen Positionen des einen und des zweiten Zahnrades Drehgeber/Sensoreinheiten verwendbar sind, wobei jede Drehgeber/Sensoreinheit mittig zwischen der Verzahnung des jeweiligen Zahnrades und einem Rotor des jeweiligen Antriebes angeordnet sind.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that for determining the current positions of the one and the second gear encoder / sensor units are used, each encoder / sensor unit are arranged centrally between the teeth of the respective gear and a rotor of the respective drive.
Eine mittige Anordnung der Drehgeber/Sensoreinheiten hat den Vorteil, dass ein vorhandener Verdrehwinkel aufgrund einer nicht idealen Steifigkeit des gesamten Antriebsstranges einen reduzierten Einfluss auf den Messfehler des Systems hat. Der Messfehler wird durch die mittige Anordnung halbiert.A central arrangement of the encoder / sensor units has the advantage that an existing angle of rotation due to a non-ideal rigidity of the entire drive train has a reduced influence on the measurement error of the system. The measurement error is halved by the central arrangement.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass ein vordefiniertes Flankenspiel zwischen zwei ineinander greifenden Zahnrädern eingestellbar ist.Further variants of the inventive arrangement are characterized in that a predefined flank play between two intermeshing gears can be adjusted.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass eine in Drehrichtung des einen Zahnrades vorauseilende Flanke eines in eine Zahnlücke eintauchenden Zahnes eine in Drehrichtung des anderen Zahnrades nacheilende Flanke berührt und dass eine in Drehrichtung des anderen Zahnrades vorauseilende Flanke eines in eine Zahnlücke eintauchenden Zahnes eine in Drehrichtung des einen Zahnrades nacheilende Flanke berührt.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that in the direction of rotation of a gear leading flank of a dipping into a tooth gap tooth contacts a trailing in the direction of rotation of the other gear edge and that in the direction of rotation of the other leading edge of a tooth dipping into a tooth gap tooth touches a trailing in the direction of rotation of a gear edge.
Diese Betriebsbedingung wird auch etwa als Flankenwechsel bezeichnet, da sich die berührenden Zahnflanken im Laufe eines Ausquetschvorganges ändern.This operating condition is also referred to as an edge change, because the touching tooth flanks change in the course of a Ausquetschvorganges.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass das eine Zahnrad das andere Zahnrad mit einem vorgegebenen Drehmoment antreibt, wobei das vorgegebenen Drehmoment grösser ist, als die Hälfte des gesamten, mit den beiden Antrieben erzeugten Drehmomentes ist.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that one gear drives the other gear with a predetermined torque, wherein the predetermined torque is greater than half of the total torque generated by the two drives.
Eine exakte Drehmomenteinstellung ist durch entsprechende Steuerung der Drehzahlen bzw. momentanen Positionen der Zahnräder zueinander erreichbar. Die Zahnflanken übertragen somit ein beliebig einstellbares Drehmoment, heben jedoch im Betrieb niemals voneinander ab, wenn immer eine definierte Flankendichtung erreicht werden soll.An exact torque adjustment can be achieved by appropriate control of the speeds or instantaneous positions of the gears to each other. The tooth flanks thus transmit an arbitrarily adjustable torque, but lift never differ from each other during operation, if a defined flank seal is always to be achieved.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass die Drehzahl der durch die Antriebseinheiten angetriebenen Wellen derart synchron eingestellbar ist, dass ein Fördermediumsdruck auf einer Druckseite der Zahnradpumpe im wesentlichen konstant verläuft.Further variants of the arrangement according to the invention are characterized in that the rotational speed of the shafts driven by the drive units can be adjusted synchronously such that a delivery medium pressure on a delivery side of the gear pump is substantially constant.
Damit ist der Vorteil verbunden, dass kein störendes Pulsieren auf der Druckseite der Zahnradpumpe mehr vorhanden ist, was sich in der Qualität des Extrudates niederschlägt.This has the advantage that no annoying pulsation on the pressure side of the gear pump is no longer present, which is reflected in the quality of the extrudate.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Anordnung zeichnen sich dadurch aus, dass der Fördermediumsdruck auf der Druckseite der Zahnradpumpe gemessen wird und dass die Drehzahl in Abhängigkeit des gemessenen Fördermediumsdruckes einstellbar ist.Further embodiments of the inventive arrangement are characterized in that the delivery medium pressure is measured on the pressure side of the gear pump and that the speed is adjustable in dependence on the measured delivery medium pressure.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine bekannte Anordnung mit einer Zahnradpumpe und einer Antriebseinheit,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch die in
Fig. 4 angegebenen Schnittebene A-A durch eine erfindungsgemässe Anordnung mit einer Zahnradpumpe und einer Antriebseinheit, - Fig. 3
- eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Anordnung mit Angaben zu Temperaturzonen,
- Fig. 4
- eine Position für Drehgeber und Sensoreinheit zur Bestimmung von momentanen Positionen der Zahnräder,
- Fig. 5
- einen Schnitt quer durch die Drehachsen der Wellen im Bereich der Zahnräder zur Illustration einer ersten Betriebsbedingung,
- Fig. 6
- wiederum einen Schnitt quer durch die Drehachsen der Wellen im Bereich der Zahnräder zur Illustration einer zweiten Betriebsbedingung,
- Fig. 7
- wiederum einen Schnitt quer durch die Drehachsen der Wellen im Bereich der Zahnräder zur Illustration einer dritten Betriebsbedingung,
- Fig. 8
- wiederum einen Schnitt quer durch die Drehachsen der Wellen im Bereich der Zahnräder zur Illustration einer vierten Betriebsbedingung und
- Fig. 9
- einen Graphen mit einem Drehzahlverlauf, einem Druckverlauf und einem Drehmomentverlauf in Funktion der Zeit.
- Fig. 1
- a known arrangement with a gear pump and a drive unit,
- Fig. 2
- a section through the in
Fig. 4 indicated section plane AA by an inventive Arrangement with a gear pump and a drive unit, - Fig. 3
- a schematic representation of the inventive arrangement with information on temperature zones,
- Fig. 4
- a position for rotary encoder and sensor unit for determining instantaneous positions of the gears,
- Fig. 5
- a section across the axes of rotation of the waves in the region of the gears for illustrating a first operating condition,
- Fig. 6
- again a section across the axes of rotation of the shafts in the region of the gears to illustrate a second operating condition,
- Fig. 7
- again a section across the axes of rotation of the shafts in the region of the gears to illustrate a third operating condition,
- Fig. 8
- again a section across the axes of rotation of the waves in the region of the gears to illustrate a fourth operating condition and
- Fig. 9
- a graph with a speed curve, a pressure curve and a torque curve as a function of time.
In
Es wird darauf hingewiesen, dass das aus dem ersten und dem zweiten Kreuzgelenk 4 und 5 bestehende Doppel-Wellengelenk zusammen mit dem verstellbaren Achsabschnitt 6 zur Aufnahme von Lateral- und Winkelabweichungen der Antriebseinheit in Bezug zur Welle 2 bzw. 3 vorgesehen ist. Durch das Doppel-Wellengelenk in Kombination mit dem verstellbaren Achsabschnitt 6 wirkt eine zusätzliche Lagerkraft auf ein im Pumpengehäuse 10 enthaltenes Wellenlager. Diese zusätzliche Lagerkraft entsteht aufgrund des Eigengewichtes des Doppel-Wellengelenkes und des Achsabschnittes 6. Die zusätzliche Lagerkraft ist aufgrund eines verhältnismässig kurzen Lagerabstandes der Pumpenlager, die sich im Pumpengehäuse 10 zur Stützung der Wellen 2 und 3 befinden, in Bezug auf die Länge des Doppel-Wellengelenkes beträchtlich.It should be noted that the double universal joint consisting of the first and second
In
Die Antriebseinheit 7 besteht neben dem Flansch 15 und der Nabe 16 ferner aus einem Rotor 18, einem Stator 17 und einem Antriebsdeckel 19 mit einer Öffnung 20. Der Antriebsdeckel 19 schliesst die Antriebseinheit 7 auf der der Zahnradpumpe 1 abgewandten Seite ab und ist mit dem Stator 17 verbunden, wobei die Öffnung 20 mittig auf der verlängerten Drehachse 13 der Welle 3 angeordnet ist. Zahnradpumpenseitig ist der Stator 17 mit dem Flansch 15 verbunden.The
Wie bereits darauf hingewiesen worden ist, ist die Zahnradpumpe 1 direkt, d.h. ohne Zwischengetriebe, mit der Antriebseinheit 7 verbunden. Hierzu ist die Schraube 21 vorgesehen, mit Hilfe derer der Rotor 18 über die Nabe 16 und den Flansch 15 axial fixiert wird. Die Schraube 21 wird bei der Montage der Antriebseinheit 7 an die Zahnradpumpe 1 durch die Öffnung 20 im Antriebsdeckel 19 entlang der Drehachse 13 der Welle 3 geführt und in einer entsprechenden Bohrung in der Welle 3 befestigt. Dabei wird die Nabe 16 mit der Welle 3 über eine so genannte konische Polygonverbindung verbunden, die einerseits ein genaues axiales Ausrichten des Rotors 18 zur Welle 3 ermöglicht, anderseits eine äusserst drehsteife Verbindung zwischen dem Rotor 18 der Antriebseinheit 7 und der anzutreibenden Welle 3 der Zahnradpumpe 1 ermöglicht.As already indicated, the
Es ist bereits aus dem Vergleich der bekannten Anordnung gemäss
Da wie beim Doppel-Wellengelenk gemäss
Die Membrankupplung 22 und die Nabe 16 sind beispielsweise auch als einzelnes Teil denkbar, wie es auch aus
Neben der erwähnten Abstützung des Rotors 18 in Bezug auf den Stator 17 auf der Seite der Zahnradpumpe 1 mittels Flansch 15 und Nabe 16 - via konische Polygonverbindung und Schraube 21 -, ist auf der in Bezug auf die Zahnradpumpe 1 abgewandten Seite ein Ausgleichslager 23 vorgesehen, das den Rotor 18 in Bezug auf den Stator 17 radial in Position hält.In addition to the above-mentioned support of the
Fertigungsbedingte Exzentrizitäten der Drehachse 13 der Welle 3 in Bezug auf eine Drehachse des Ausgleichslagers 23 können durch die Membrankupplung 22 ausgeglichen werden. Zwar entsteht aufgrund von fertigungsbedingten Exzentrizitäten eine zusätzliche Belastung der Zahnradpumpenlager, allerdings halten sich die daraus resultierenden Momentreaktionen in relativ engen Grenzen, da die Distanz der Membrankupplung 22 zum belasteten Lager gering ist und da nur ein moderater Winkelausgleich bewerkstelligt werden muss.Production-related eccentricities of the
Als Antriebseinheit 7 wird beispielsweise ein so genannter Torquemotor verwendet, der ein hochpolig permanenterregter Drehstrom-Synchronmotor mit Hohlwellenläufer für die direkte, vorstehend erwähnte Ankopplung an die Zahnradpumpe ist. Torquemotoren zeichnen sich insbesondere durch eine kurze kompakte Bauform und einem geringen Verdrehspiel (hohe Drehsteifigkeit) aus.As a
Wie aus den noch folgenden Ausführungen zum Betrieb der Anordnung mit der Zahnradpumpe 1 deutlich werden wird, sind genaue Angaben zur momentanen Position des einen Zahnrades in Bezug auf die momentane Position des anderen Zahnrades sehr wichtig. Damit einhergehend ist die Forderung nach einem direkten und möglichst unverfälschten Einfluss der Antriebseinheiten auf die Zahnräder der Zahnradpumpe. Ein Kriterium ist das bereits erwähnte geringe Verdrehspiel (hohe Steifigkeit) zwischen der Antriebseinheit und dem angetriebenen Zahnrad. Ein weiteres Kriterium ist eine möglichst genaue Messung der momentanen Position des einen Zahnrades in Bezug auf die momentane Position des anderen Zahnrades.As will become apparent from the following comments on the operation of the arrangement with the
Im Ausführungsbeispiel gemäss
Um allfällige Messfehler durch eine Exzentrizität des Drehgebers 24 zur Verzahnung zu minimieren, wird der Drehgeber 24 im Durchmesser möglichst gross ausgeführt. Die Exzentrizität des Drehgebers 24 selbst wird durch die Integration der Aufnahme des Drehgebers 24 in die Nabe 16 minimiert. Da die Nabe 16 einteilig ist, können sehr enge Fertigungstoleranzen an der Aufnahme des Drehgebers 24 eingehalten werden.In order to minimize any measurement errors due to eccentricity of the
Die Position des Drehgebers 24 resp. der Sensoreinheit 25 wird vorzugsweise zwischen der Mitte des Rotors 18 bzw. Stators 17 und der Mitte des angetriebenen Zahnrades 11 der Zahnradpumpe 1 gewählt. Bei einer gleichmässigen Steifheitsverteilung über den Antriebsstrang (d.h. zwischen der Mitte des Rotors 18 bzw. Stators 17 und der Mitte des angetriebenen Zahnrades 11 der Zahnradpumpe 1) ist der Drehgeber 24 resp. die Sensoreinheit 25 vorzugsweise in der Mitte zwischen der Mitte des Rotors 18 bzw. Stators 17 und der Mitte des angetriebenen Zahnrades 11 der Zahnradpumpe 1 angeordnet.The position of the
Ein möglicher Einsatzbereich der Anordnung mit einer Zahnradpumpe ist der einem Extruder nachgeschaltete Druckaufbau bei der Förderung von Kunststoffschmelzen in einer Extrusionslinie. In diesem Anwendungsgebiet werden die Polymerschmelzen bei Temperaturen von bis zu 300°C gegen hohe Austragsdrücke (z. B. 300 bar) gefördert. Dazu sind hohe Antriebsleistungen und damit auch hohe Drehmomente notwendig. Entsprechend ist die Zahnradpumpe bzw. deren Pumpengehäuse auf einer vom Fördermedium bedingten Temperatur von beispielsweise 300°C erwärmt, währenddem die Temperatur der Antriebseinheiten 7 und 8, insbesondere für die bei diesen notwendigen elektronischen Schaltungen, 60°C nicht überschreiten sollte. Zur Illustration dieses Sachverhaltes zeigt
Denkbar ist auch, den Rotor 18 (
Um die durch die Verschiebung hervorgerufene Exzentrizität auszugleichen, wird nun die Sensoreinheit 25 in Verschiebungsrichtung, d.h. in Richtung der Durchbiegung der Welle, angebracht. Die Anbringung erfolgt beispielsweise unter 45° und ist somit im Durchschnitt des möglichen Verschiebungswinkels, der differenzdruckabhängig und viskositätsabhängig ist. Bei ungenügender Genauigkeit, verursacht durch die Wellenverschiebung und Durchbiegung, kann z. B. eine zahnradbreiten- und spielgrössenabhängige Anordnung der Sensoreinheit 25 vorgenommen werden.To compensate for the eccentricity caused by the displacement, the
Anhand der
Beim Betrieb der Zahnradpumpe entsteht im Verzahnungsbereich zwischen Zahngrund und Zahnkopf der Zahnräder ein "gefangenes Volumen", das durch die sich beinahe berührenden Zahnflanken vor und hinter diesem Volumen abgedichtet wird. Strömungstechnisch kann jedoch an den Stellen, an denen ein grosser Fliessspalt aus tribologischen Gründen (optimales Spaltdicke zur Relativgeschwindigkeit der Zahnflanken) gewünscht wird, ein Fliessspalt gezielt erzeugt werden. Durch die vorhandene Lageregelung der Wellen kann aktiv das Verhältnis dieser beiden Dichtspalten gesteuert werden. Einmal kann der dem "gefangenen Volumen" vorlaufende Spalt minimiert werden, einmal der dem "gefangenen Volumen" nachfolgende Spalt. Dadurch ist es möglich, dass der Ausquetschvorgang aus diesem "gefangenen Volumen" aktiv beeinflusst werden kann, womit sich die Gleichförmigkeit der Strömung optimieren lässt.During operation of the gear pump, a "trapped volume" is created in the toothed area between the tooth base and the tooth tip of the toothed wheels, which is due to the almost touching tooth flanks in front of and behind it Volume is sealed. In terms of flow technology, however, a flow gap can be generated in a targeted manner at the locations where a large flow gap is desired for tribological reasons (optimum gap thickness relative to the tooth flanks). Due to the existing position control of the shafts, the ratio of these two sealing gaps can be actively controlled. Once, the gap leading to the "trapped volume" can be minimized, once the gap following the trapped volume. This makes it possible for the squeezing process to be actively influenced from this "trapped volume", thus optimizing the uniformity of the flow.
Um die verschiedenen Betriebszustände bzw. Betriebsbedingungen der Anordnung gemäss der Erfindung einstellen zu können, müssen Angaben über die momentane Position des einen Zahnrades 11 in Bezug auf die momentane Position des anderen Zahnrades 12 bekannt sein. Diese Angaben sind die eigentlichen Anfangsbedingungen, die für weitere Einstellungen der Zahnräder zueinander notwendig sind. Eine Möglichkeit, diese Angaben zu ermitteln, besteht in der Durchführung der folgenden Schritte des Verfahrens, das auch etwa als Kalibrierung bezeichnet wird:In order to adjust the various operating conditions or operating conditions of the arrangement according to the invention, information about the instantaneous position of the one
In einem ersten Schritt treibt die erste Welle 2 die zweite Welle 3 mit einem definierten Drehmoment an. Dabei wird eine erste absolute Drehwinkeldifferenz mit Hilfe des erläuterten Drehgeber 24 in Kombination mit der Sensoreinheit 25 (
In einem zweiten Schritt treibt die zweite Welle 3 die erste Welle 3 mit dem gleichen definierten Drehmoment wie im ersten Schritt an. Dabei wird eine zweite absolute Drehwinkeldifferenz wiederum mit Hilfe des erläuterten Drehgebers 24 in Kombination mit der Sensoreinheit 25 bei beiden Wellen 2 und 3 bestimmt, indem wiederum die Differenz zwischen einem gemessenen Werten der einen Sensoreinheit 25 und einem gemessenen Wert der anderen Sensoreinheiten 25' bestimmt wird.In a second step, the second shaft 3 drives the first shaft 3 with the same defined torque as in the first step. In this case, a second absolute rotation angle difference is in turn determined by means of the described
In einem dritten Schritt wird eine Differenz zwischen der ersten absoluten Drehdifferenz und der zweiten absoluten Drehdifferenz gebildet. Diese Differenz ist der eigentliche Bereich, in welchem sich die Zahnräder zueinander bewegen können, sofern das definierte Drehmoment, das im ersten und zweiten Schritt bei der Messung verwendet worden ist, nicht überschritten wird. In diesem Bereich kann nun ein Referenzwert festgelegt werden, in Bezug zu dem die momentanen Positionen der Zahnräder angegeben werden. Der Referenzwert ist dann also ein Nullpunkt eines definierten Koordinatensystems. Beispielsweise liegt der Referenzwert in der Mitte zwischen Zahnflanken einer Zahnlücke, so dass der Absolutbeträge der maximalen Auslenkungen identisch sind.In a third step, a difference between the first absolute rotation difference and the second absolute rotation difference is formed. This difference is the actual range in which the gears can move to each other, provided that the defined torque that was used in the first and second step in the measurement is not exceeded. In this area, a reference value can now be determined, in relation to which the current positions of the gears are specified. The reference value is then a zero point of a defined coordinate system. For example, the reference value lies in the middle between tooth flanks of a tooth gap, so that the absolute values of the maximum deflections are identical.
Bei der anhand der
So kann nach dem Festlegen des Referenzpunktes nun in einer ersten Einstellung die Betriebsbedingungen beispielsweise so gewählt werden, dass ein Zahnrad die Hälfte plus eine definierte Prozentzahl des gesamten Drehmomentes überträgt. Entsprechend überträgt dann das andere Zahnrad die Hälfte minus die definierte Prozentzahl des gesamten Drehmoments.Thus, after setting the reference point, the operating conditions can now be selected in a first setting, for example, such that one gear transmits half plus a defined percentage of the total torque. Accordingly, then transmits the other gear half minus the defined percentage of total torque.
Unter diesen Betriebsbedingungen kann eine definierte Dichtung zwischen den Zahnflanken erreicht werden. Der Anwendungsbereich dieser Betriebsbedingungen zielt auf die Förderung von niederviskosen Fluiden, bei welchen eine Dichtwirkung zwischen den Zahnradflanken notwendig ist, um eine ausreichende Dichtung von der Druckseite D zur Saugseite S zu erhalten.Under these operating conditions, a defined seal between the tooth flanks can be achieved. The scope of these operating conditions is aimed at the promotion of low-viscosity fluids, in which a sealing effect between the gear edges is necessary in order to obtain a sufficient seal from the pressure side D to the suction side S.
Eine weitere Einstellung besteht darin, dass als Betriebsbedingungen das Flankenspiel zwischen den Flanken von zwei ineinander greifenden Zähnen wählbar ist, und zwar beispielsweise in 10%-Schritten von der Berührung der Flanken (kein Flankenspiel) über eine mittige Ausrichtung (d.h. der in eine Zahnlücke eintauchende Zahn liegt genau in der Mitte der Lücke) bis sich die Zahnflanken wiederum berühren, wobei es sich diesmal um die nacheilenden Zahnflanken handelt.Another setting is that as operating conditions, the backlash between the flanks of two intermeshing teeth is selectable, for example, in 10% increments from the contact of the flanks (no backlash) over a central orientation (ie, the teeth entering a tooth space) Tooth lies exactly in the middle of the gap) until the tooth flanks touch again, this time being the trailing tooth flanks.
Diese Betriebsbedingungen werden gewählt, wenn das Fördermedium F eine mittlere Viskosität aufweist. Mit der Einstellung des Flankenspiels 26 kann der Quetschdruck so eingestellt werden, dass dieser möglichst gleich dem Druck auf der Druckseite D entspricht. Ein zu grosses Flankenspiel 26, das zu einem kleineren Quetschdruck als der Druck auf der Druckseite D führt, muss vermieden werden, da ein zu geringe Dichtwirkung zwischen Druckseite D und Saugseite S erhalten wird. Die Betriebsbedingung, bei der ein gewisses Flankenspiel 26 (d.h. ohne Flankenberührung) vorhanden ist, kann dann mit einer korrosionsfesten (und damit auch oft weichen) Beschichtung der Zahnräder realisiert werden, ohne dass Schäden durch Abrasion entstehen.These operating conditions are selected when the medium F has an average viscosity. With the adjustment of the
Eine weitere Einstellung besteht darin, dass als Betriebsbedingungen ein Flankenwechselbetrieb vorgeschlagen wird. Dabei wechselt ein Zahnrad die Flanken während des theoretischen Abwälzens eines Zahnes auf der Eingriffslinie. Die Quetschdruckentladung erfolgt somit gezielt immer zur Saugseite.Another setting is that an edge change mode is proposed as operating conditions. In this case, a gear changes the flanks during the theoretical rolling of a tooth on the line of action. The Quetschdruckentladung thus always targeted to the suction side.
Der Flankenwechselbetrieb wird anhand von
Der Flankenwechselbetrieb weist zumindest einer der folgenden Vorteile auf:
- Minimierung des Quetschdruck-bedingten Pulsierens durch Quetschdruckentladung zur Saugseite S;
- Minimierung des aufzuwendenden Drehmomentes durch Minimierung der Quetschdruckenergie;
- Reduzierung der Temperaturerhöhung durch Minimierung der Quetschdruckenergie.
- Minimization of the squeezing pressure-related pulsation by squeezing pressure discharge to the suction side S;
- Minimizing the torque required by minimizing the squish pressure energy;
- Reduction of the temperature increase by minimizing the squish pressure energy.
Die Betriebsbedingungen gemäss dem erwähnten Flankenwechselbetrieb werden beispielsweise bei hochviskosen Fördermedien angewendet, bei denen der Quetschdruck so gross wird, dass ein sehr grosses Drehmoment erforderlich ist, um die Quetschdruckenergie zu erzeugen, da diese energetisch einen reinen Verlust darstellen.The operating conditions according to the mentioned edge change operation are used, for example, in highly viscous media in which the squeezing pressure is so great that a very large torque is required to produce the squeeze pressure energy, as these represent a pure energy loss.
Mit der Flexibilität einer elektronischen Steuerung kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Fördermediums, d.h. dem Fliessverhalten oder der Feststoffbeladung des zu fördernden Polymers, das Ausquetschverhalten gezielt variiert werden. So kann jedem Polymertyp ein optimales Geschwindigkeitsprofil zugewiesen werden.With the flexibility of electronic control, depending on the properties of the fluid being conveyed, i. the flow behavior or the solids loading of the polymer to be delivered, the Ausquetschverhalten be varied specifically. So each polymer type can be assigned an optimal speed profile.
Anhand
Denkbar ist auch, dass bei Feststellung eines Verschleisses die momentane Position des einen Zahnrades in Bezug der momentanen Position des anderen Zahnrades derart verändert wird, dass die ursprünglich gewünschten optimalen Betriebsbedingungen beibehalten werden. Beispielsweise kann ein Abheben der Zahnflanken aufgrund von Verschleiss auftreten. Die entsprechende Korrektur zu Wiederherstellung der gewünschten Betriebsbedingungen wäre dann eine Änderung der momentanen Position des einen Zahnrades in Bezug zur momentanen Position des anderen Zahnrades, damit sich die Zahnflanken wiederum in gewünschter Weise berühren bzw. damit wiederum das gewünschte Flankenspiel erhalten wird.It is also conceivable that upon detection of a wear, the instantaneous position of the one gear is changed with respect to the current position of the other gear so that the originally desired optimum operating conditions are maintained. For example, a lifting of the tooth flanks may occur due to wear. The corresponding correction to restore the desired operating conditions would then be a change in the current position of the one gear in relation to the current position of the other gear, so that the tooth flanks touch again in the desired manner or in turn the desired backlash is obtained.
Die Überwachung von Verschleisserscheinungen kann auch dahingehend ausgenutzt werden, dass bei Feststellung eines vorgegebenen Verschleissgrades eine akustische und/oder optische Warnung an die Überwachungsperson abgegeben wird, damit Vorkehrungen getroffen werden können, um einem Ausfall der Pumpenanlage vorzubeugen. So ist denkbar, dass bei Abgabe einer entsprechenden Warnmeldung eine Ersatzwelle bzw. ein Ersatzzahnrad beim Hersteller rechtzeitig in Auftrag gegeben wird, damit die benötigten Ersatzteile vor einem möglichen Ausfall der Pumpenanlage vor Ort vorhanden sind.The monitoring of signs of wear can also be exploited to the extent that upon detection of a predetermined level of wear an audible and / or visual warning is given to the supervisor, so that precautions can be taken to prevent failure of the pump system. Thus, it is conceivable that when a corresponding warning message Spare shaft or a spare gear at the manufacturer in time order, so that the required spare parts are available before a possible failure of the pump system on site.
In manchen Extrusionsanlagen, in denen Zahnradpumpen zum Einsatz kommen, stören Druckschwankungen aufgrund des erwähnten Ausquetschvorganges von Restvolumen zwischen den Zahnrädern. Diese Druckschwankungen werden auch etwa als Pulsationen bezeichnet und führen zu Unregelmässigkeiten im durch die Extrusion erzeugten Produkt. Es wurden aus diesem Grund bereits verschiedene Massnahmen vorgeschlagen, um die Druckschwankungen zu reduzieren. Zu nennen ist der Einsatz von Schrägverzahnungen oder Pfeilverzahnungen, die beide jedoch systembedingte Nachteile aufweisen.In some extrusion plants in which gear pumps are used, pressure fluctuations due to the aforementioned Ausquetschvorganges of residual volume between the gears. These pressure fluctuations are also referred to as pulsations and lead to irregularities in the product produced by the extrusion. For this reason, various measures have already been proposed to reduce the pressure fluctuations. Worth mentioning is the use of helical gears or Pfeilverzahnungen, both of which, however, have system-related disadvantages.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden Druckschwankungen durch eine aktive Beeinflussung der Drehzahlen der beiden Zahnradwellen eliminiert oder zumindest stark reduziert.According to the present invention, pressure fluctuations are eliminated or at least greatly reduced by actively influencing the rotational speeds of the two gear shafts.
Die erfindungsgemässe Anordnung bzw. das erfindungsgemässe Verfahren ist in der Lage, den Drehzahlverlauf pro Ausquetschvorgang zu variieren, und zwar derart, dass der Druck auf der Druckseite innerhalb von engen Grenzen liegt resp. dass der Druck auf der Druckseite konstant ist. Mithin wird der Ausquetschvorgang des Fördermediums aus dem Zahngrund gezielt über die momentane Position des einen Zahnrades in Bezug auf die momentane Position des anderen Zahnrades gesteuert.The inventive arrangement or the inventive method is able to vary the speed curve per Ausquetschvorgang, in such a way that the pressure on the pressure side is within narrow limits, resp. that the pressure on the pressure side is constant. Thus, the Ausquetschvorgang of the pumped medium from the tooth base is controlled specifically on the current position of the one gear with respect to the current position of the other gear.
Es hat sich gezeigt, dass es zwar grundsätzlich erwünscht ist, dass die Druckschwankungen vollständig eliminiert werden können. In gewissen Anwendungen können jedoch gerade gezielt Druckschwankungen erwünscht sein, damit entsprechende Variationen in der Extrudatdicke erhalten werden. Mithin eröffnet das erfindungsgemässe Verfahren, insbesondere im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Anordnung mit einer Zahnradpumpe, neue Herstellungsmöglichkeiten in der Extrusion.It has been found that, although it is in principle desirable that the pressure fluctuations can be completely eliminated. However, in certain applications, pressure fluctuations may be desired specifically to provide appropriate variations in extrudate thickness. Thus, the inventive method, in particular in connection with the inventive arrangement with a gear pump, opens up new production possibilities in the extrusion.
Um eine möglichst einfache und gleichzeitig auch eine vollständige Elimination von Druckschwankungen erhalten zu können, muss ein Überdeckungsgrad von 1 ausgewählt werden. Wird ein Überdeckungsgrad von 1 gewählt, dann ist immer nur ein Zahnpaar an der Verdrängung, d.h. dem Ausquetschen, beteiligt (vgl. Vogel Fachbuch Jarosla und Monika Ivantysyn: "Hydrostatische Pumpen und Motoren", 1993, S. 319). In diesem Fall ergibt sich ein sinusförmiger Verlauf des Verdrängungsvolumenstroms. Dieser lässt sich über eine sinusförmige Kompensationstabelle (beispielsweise eine so genannte "Look-Up" Tabelle) einfach und effizient korrigieren.In order to be able to obtain as simple as possible and at the same time complete elimination of pressure fluctuations, a degree of coverage of 1 must be selected. If an overlap degree of 1 is chosen, then there is always only one pair of teeth at the displacement, i. the squeezing, involved (see Vogel textbook Jarosla and Monika Ivantysyn: "Hydrostatic Pumps and Motors", 1993, p 319). In this case, a sinusoidal course of the displacement volume flow results. This can be easily and efficiently corrected via a sinusoidal compensation table (for example, a so-called "look-up" table).
In
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Pulsationskompensation mit allen in dieser Beschreibung erläuterten Betriebsbedingungen bzw. Vorgaben kombiniert werden kann.It is expressly pointed out that the pulsation compensation can be combined with all operating conditions or specifications explained in this description.
Aufgrund der Periodizität besteht die Möglichkeit, den Drehzahlverlauf 90 in einer Speichereinheit (Look-up Table) abzulegen. Die Werte für die einzustellende Drehzahl werden dann in einem vorgegebenen Takt ausgelesen, wobei sich der vorgegebene Takt aufgrund des einzustellenden Druckes auf der Druckseite ergibt.Due to the periodicity, it is possible to store the
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Druck auf der Druckseite mit einem Drucksensor zu messen, und die Drehzahl aufgrund des gemessenen Druckes laufend zur Einstellung der Drehzahl zu verwenden. Dieses als on-line Druckeinstellungs-Verfahren bezeichnete Vorgehen ist zwar aufwendiger in der Realisation, doch ergeben sich hierdurch weitere Anwendungsmöglichkeiten zur Realisierung von spezifischen Herstellungsverfahren in der Extrusion.Alternatively, it is also possible to measure the pressure on the pressure side with a pressure sensor, and to use the speed due to the measured pressure continuously to adjust the speed. Although this procedure, which is referred to as an on-line pressure adjustment method, is more complicated to implement, it nevertheless results Further applications for the realization of specific manufacturing processes in extrusion.
Die gezielte Beeinflussung der Lageregelung, wie es vorstehend zur Verhinderung bzw. Verminderung des Pulsierens des Druckes auf der Druckseite einer Zahnradpumpe erläutert worden ist, kann für scherempfindliche Materialien auch dazu eingesetzt werden, eine Gesamtscherbelastung zu reduzieren. So wird bei der Bestimmung des Drehzahlverlaufes darauf geachtet, dass eine maximal zulässige Scherbelastung nicht überschritten wird.The selective influencing of the position control, as has been explained above for preventing or reducing the pulsation of the pressure on the pressure side of a gear pump, can also be used for shear-sensitive materials to reduce a total shear stress. Thus, when determining the speed curve, care is taken to ensure that a maximum permissible shear load is not exceeded.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es erstmals, die Effekte Pulsation, Quetschdrücke und tribologisches Verhalten gezielt zu beeinflussen. Bei den Einstellungen können alle Effekte, die für den spezifischen Fall von Bedeutung sind, berücksichtigt werden, oder es können einzelne Betriebsbedingungen als prioritär betrachtet werden. Damit ist gemeint, dass diese Betriebsbedingungen eine gewichtigeren Einfluss auf das Verhalten der Gesamtanlage habe sollten.The present invention makes it possible for the first time to specifically influence the effects of pulsation, crushing pressures and tribological behavior. The settings may take into account all effects that are relevant to the specific case, or individual operating conditions may be considered as a priority. By this is meant that these operating conditions should have a more significant influence on the behavior of the overall system.
Bei den typischerweise für Zahnradpumpen verwendeten Evolventenverzahnungen besteht der Vorteil, dass das Übersetzungsverhältnis der beiden Rotationsgeschwindigkeiten während einer Umdrehung konstant bleibt, was eine Grundvoraussetzung für einen konstanten Volumenstrom darstellt. Kreisbogenverzahnungen weisen hingegen den Nachteil auf, dass das Übersetzungsverhältnis der Rotationsgeschwindigkeiten der Wellen periodisch schwankt und damit der Fördermediumsstrom pulsiert. Der Einsatz der beschriebenen Erfindung mit zwei gesteuerten Antriebseinheiten ermöglicht es zum ersten Mal Kreisbogenverzahnungen zu verwenden, ohne dass ein unerwünschtes Pulsieren des Fördermediumsstroms entsteht. So können bei genügend grossem Flankenspiel die Antriebsgeschwindigkeiten der Wellen entsprechend korrigiert und mit gegenläufigem Geschwindigkeitsprofil kompensiert werden, so dass Kreisbogenverzahnungen mit konstantem Übersetzungsverhältnis und damit konstanten Volumenstrom möglich werden.The advantage of the involute toothings typically used for gear pumps is that the transmission ratio of the two rotational speeds remains constant during one revolution, which is a basic prerequisite for a constant volume flow. However, circular arc gears have the disadvantage that the transmission ratio of the rotational speeds of the waves periodically fluctuates and thus the delivery medium flow pulsates. The use of the described invention with two controlled drive units makes it possible for the first time to use circular-arc toothing without an undesired pulsation of the delivery medium flow. Thus, with sufficiently large backlash the drive speeds of the waves can be corrected accordingly and compensated with opposite speed profile, so that circular bevel gears with constant transmission ratio and thus constant flow are possible.
Wie bei der erwähnten Kreisbodenverzahnung sind auch andere Zahnformen denkbar. Es lediglich das Geschwindigkeitsprofil entsprechend anzupassen.As with the mentioned circular bottom toothing other tooth shapes are conceivable. It just adjust the speed profile accordingly.
Claims (16)
Ausgleichslagereinheit (23) aufweist, die den Rotor (18) der Antriebseinheit (7, 8) radial stützt.Arrangement according to claim 7, characterized in that the drive unit (7, 8) on the with respect to the gear pump (1) facing away from a
Compensating bearing unit (23) which radially supports the rotor (18) of the drive unit (7, 8).
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