DE2258135B2

DE2258135B2 - Parallel- und innenachsige schraubverzahnte rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2258135B2
Application number: DE19722258135
Authority: DE
Inventors: Abdulla OgIy; Baldenko Dmitrij Fedorowitsch; Gusman Moisej Timofeewitsch; Moskau ;Kotschnew Anatolij Michajlowitsch; Nikomarow Samuil Solomonowitsch; Perm; Asan-Nuri (Sowjetunion)
Original assignee: Wsesojusny ordena Trudowowo Krasnowo Snameni Nautschno-issledowatelski institut burowoj techniki, Moskau
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1976-07-22
Also published as: FR2163146A5; GB1407058A; CA977210A; RO65171A; DE2258135A1; SU436944A1; DD100311A1; US3822972A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine parallel· und innenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem exentrisch umlaufenden schraubverzahnnen Ritzel und einem schraubverzahnten Hohlrad, v/obei das Querschnittsprofil des Hohlrades eine abwechselnde Folge von Zykloidenkurven und Kreisbögen aufweist und das Querschnittsprofil des Ritzels durch die Einhüllende des Querschnittsprofils des Hohlrades gebildet wird. Eine solche Maschine ist aus dem UdSSR-Erfindersichein 2 37 596 bekannt.

Maschinen dieser Gattung werden vorteilhaft verwendet als hydraulische Antriebe auf dem Niveau der Bohrlochsohle beim Niederbringen von Bohrungen, ebenso als hydraulische Pumpen oder Verdichter und in allen Fällen, wo bei geringem Platzbedarf eine solche Maschine als Kraftmaschine hohe Drehmomente abgeben muß oder als Arbeitsmaschine einen hohen Förderstroin erzeugen muß.

Die eingangs genannte bekannte Maschine ist eine Antriebsmaschine zur Verwendung auf Bohrlochsohlen und ihr Hohlrad besteht aus einem Gehäuse mit einem elastischen Belag auf dessen Innenwand. Die Schraubengänge sind auf der inneren Oberfläche dieses Belags ausgeführt.

Die im Betrieb der bekannten Maschine auftretenden Drehmomente führen zu solchen spezifischen Drücken an den Berührungsstellen zwischen Ritzel und Hohlrad, daß es zu einem schnellen Verschleiß kommt.

Hinzu kommt, daß zur Herstellung von Hohlrad und Ritzel verschiedene Schneidwerkzeuge erforderlich sind, so daß die Fertigung der Maschine recht aufwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine Rotationskolbenmaschine obengenannter Art den Verschleiß durch eine stoßfreie Verzahnung zwischen Ritzel und Hohlrad erneblich zu vermindern und die Herstellung zu vereinfachen.

Ausgehend von einer Maschine der eingangs genannten Art werden zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:

a) Das Verhältnis der Exzentrizität zum Radius des Kreisbogens des Querschnittsprofils des Hohlrades liegt zwischen 0,3 und 0,85;

b) das Verhältnis der Exzentrizität zum Radius des Rollkreises für die Zykloidenkurven liegt zwischen

03 und 0,98.

Bei dieser erfindungsgemäften Ausbildung wird durch das Verhältnis der Exzentrizität zum Radius des Kreisbogens des Querschnittsprofils des Hohlrades in den angegebenen Grenzen eine minimale Flächenpressung an den Berührungsstellen von Hohlrad und Ritzel gewährleistet, was sich auf die Lebensdauer der Maschine günstig auswirkt

Dadurch, daß der Durchmesser des die Zykloidenkur- ve erzeugenden Rollkreises nicht gleich der Exzentrizität ist, sondern zu dieser im angegebenen Verhältnis steht, wird die Gleichmäßigkeit der Schraubenflächen von Hohlrad und Ritzel verbessert, wodurch ihr relativer Schlupf und mithin der Verschleiß weiter verringert werden.

Schließlich können die erfmdungsgemäß gestalteten

Profilflächen von Hohlrad und Ritzel mit dem gleichen Schnittwerkzeug hergestellt 'werden, was sich auf den Aufwand und die Kosten der Fertigung günstig auswirkt

An sich ist aus der US-PS 24 98 848 eine Rotationskolbenmaschine bekannt, deren Profil sich aus Zykloidenkurven und Kreisbögen zusammensetzt Aus der DT-AS 14 03 304 ist bei einer ähnlichen Maschine auch noch bekannt, daß das Verhall nis des Abrundungsradius der Zahnköpfe des Ritzels zur Exzentrizität im Bereich von 1 ^ bis 2 liegen soll. Es ha ndelt sich hier iedoch von vornherein nicht um Maschinen mit schraubenförmigem Verlauf des Qiierschnittsprofils von Hohlrad und Ritzel, sondern um Maschinen mit Arbeitsflächen von Hohlrad und Ritzel in Form von geladenen Zylindern. Bei solchen Maschinen ist die vorliegende Problematik nicht angesprochen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung e^;nes Ausliiihrungsbeispiels aihand der Zeichnung weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt durch eine Rotationskolbenmaschine,

F i g. 2 den Schnitt gemäß Linie H-Il in F i g. 1,
f i g. 3 die Entstehung des. Querschnittprofils des Hohlrades.

Es wird in F i g. 1 eine Kraftmaschine betrachtet, wie sie vorzugsweise als Bohrlochsohlenantrieb Verwendung finden kann. Das Hohlrad 3 der dargestellten Maschine besteht aus ihrem Gehäuse 1 und einem an dessen Innenfläche befestigten elastischen Belag 2, auf dessen Innenfläche die Schraubenarbeitsfläche ausgebildet ist. Im vorliegenden Fall ist diese zehngängig.

Im Innerer, des Hohlrades :l ist das Ritzel 4 mit einer Exzentrizität e angeordnet. Auf dessen Außenfläche ist eine neungängige Schraubenarbeitsfläche ausgebildet.

Das Ritzel 4 ist über eine Welle 5 mit einem

Arbeitswerkzeug, z. B. einem Bohrlochsohlenantrieb, verbunden. An der einen Stirnseite des Gehäuses 1 ist ein Anschlußstück 11 befestigt mit dem die Verbindung zu einer hydraulischen Pumpe hergestellt wird. Diese drückt das Arbeitsmedium in den Hochdruckraum A, von dem aus es unter Arbeitsleistung durch zwischen den Arbeitsflächen von Hohlirad und Ritzel gebildete Hohlräume zum Niederdruckraum B gelangt.

Im Betrieb der Maschine führt das Ritzel unter Abwälzung auf den Zähnen des Hohlrades eine Planetenbewegung aus.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, wie das Querschnittsprofil des Hohlrades zusammengesetzt ist aus Zykloidenabschnitten, die die Zähne bilden, und Kreisbögen mit einem Radius r, die die Zahnlücken bilden.

Die Zykloidenform entsteht durch Abrollen des

Rollkreises mit dem Radius A auf dem Ausgangssollkreis des Hohlrades mit dem Durchmesser D₁, der z. B. mit A= Ie Z\ angenommen wird, wobei Z\ die Zähnezahl des Hohlrades ist In jedem Fall bestimmt sich der Durchmesser Dt nach den vorgesehenen Betriebsverhäitnissea

Von Bedeutung ist das Verhält als e/r Haß heißt das Verhältnis der Exzentrizität zum Radius des Kreisbogens des Querschnittsprofils des Hohlrades. Dieses soll zwischen 03 und 0.85 liegen; im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt es 0,55. Mit einer solchen Ausbildung liegen die spezifischen Flächenpressungen zwischen Hohlrad und Ritzel um etwa 17% niedriger als bei bekannten Bohrlochsohlenantrieben der gattungsmäßigen Art.

Von Bedeutung ist ferner das Verhältnis elh, also von Exzentrizität zum Radius des Rollkreises für die Zykloidenkurven. Dieses Verhältnis soll kleiner als 1 sein, und zwar im Bereich von 03 bis 038; vorliegend ist es 0,95. Es wird in jedesn FaHe gewählt in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen und von den Werkstoffen von Hohlradbelag 2 und Ritzel 4.

Das Querschittsprofil des Ritzels ist zu definieren als die Einhüllende des Querschnittsprofils des Hohlrades beim Abwälzen der Wälzkreise von Ritzel und Hohlrad aufeinander.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem exzentrisch umlaufenden schraubverzahnten Ritzel und einem schraubverzahnten Hohlrad, wobei das Querschnittsprofi! des Hohlrades eine abwechselnde Folge von Zykloidenkurven und Kreisbögen aufweist und das Querschnitisprofil des Ritzels durch die Einhüllende des Querschnittsprofils des Hohlrades gebildet wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Verhältnis der Exzentrizität (e) zum Radius (r)des Kreisbogens des Querschnittsprofils des Hohlrades (3) liegt zwischen 03 und 0jB5;

b) das Verhältnis der Exzentrizität (e) zum Radius (h)des Rollkreises für die Zykloidenkurven liegt zwischen 03 und 0,98.