齿轮和配备有这种齿轮的压缩机设备的制作方法

1.本发明涉及一种齿轮。
2.具体地，本发明涉及一种可以用于在例如压缩机元件与驱动装置之间的齿轮箱或齿轮传动装置的齿轮。


背景技术：

3.已知的是，压缩机元件由驱动装置以高速驱动并且经受高动态过程力。
4.因此，装置容易出现振动相关问题。在压缩机元件和/或驱动装置中产生的振动可以通过传动装置传播。这些振动主要是由驱动装置的不平衡和压缩机元件的过程力的脉动与谐振的发生相结合引起的。
5.在驱动装置和压缩机元件两者中会发生不同的动态问题。
6.所述问题中的一个问题是扭矩和轴的弯曲以及轴承的压缩的组合、组合的扭矩-横向“模态振型(mode-shape)”或扭矩和轴向模态振型，或将齿轮对与螺旋齿轮啮合部一起使用。
7.已经知道在驱动装置与压缩机元件之间使用柔性联接的解决方案。
8.柔性联接确保驱动装置和压缩机元件的扭转动力学之间的动态解耦。
9.此外，这也将简化两者之间的对准并且导致对振动的阻尼。
10.然而，这种柔性联接显示出许多缺点：
[0011]-柔性联接代表额外的附加成本；
[0012]-齿轮传动装置的大小增加；
[0013]-必须提供额外的轴承，因为浮动齿轮需要单独的轴承；
[0014]-柔性联接必须传输全部的动力并且因此容易发生磨损和撕裂，因为柔性材料随时间而退化，使得必须定期地更换柔性传动装置；以及
[0015]-最大准许速度受限制，而新马达本身允许更高的速度。
[0016]
这就是为何现代机器设计中优选所谓的直接联接的原因；浮动齿轮直接在马达轴上。
[0017]
这种直接联接非常有刚性，结果就是所有的模态振型都被联接。
[0018]
此外，这种联接的模态是非常无阻尼的，因为不存在柔性联接的阻尼材料。因此，驱动装置容易发生动态激发，诸如不平衡和压缩脉动。
[0019]
所述组合的扭矩-横向模态振型(即，扭矩和轴的弯曲的组合)导致齿轮的所谓嘎嘎声。
[0020]
造成这种情况的原因是某些模态振型被驱动装置和/或压缩机元件激发或传输。
[0021]
已经知道具有辐条的齿轮，这些齿轮在传动装置中用来将驱动装置与压缩机元件之间的动力学解耦。
[0022]
通过使用具有辐条的齿轮，齿轮变得更具扭转挠性，从而高效地防止振动(特别是扭转振动)的传播。
[0023]
这种齿轮的结果是某些模态振型的本征频率被移位，使得它们未被激发。
[0024]
对于某些模态振型，这并非是始终可能的，因为具有辐条的齿齿轮无法制作得太弱。此外，在启动期间，仍有必要经历降低的模态振型。
[0025]
wo 2011/047807 a1描述了一种用于旋转部件中的扭转振动阻尼的装置，由此使用安装在旋转部件之间的橡胶元件，并且由此经由橡胶元件传输扭矩。这具有以下缺点：不仅存在橡胶失效的更大风险，而且因磨损和撕裂将不得不定期地更换橡胶。


技术实现要素：

[0026]
本发明的目的是改进具有辐条的齿轮的性质，使得传动装置的阻尼值可以增加，使得可以减少或避免某些模态振型的激发，并且提供对前述和其他缺点中的至少一者的解决方案。
[0027]
为此，本发明涉及一种齿轮，该齿轮设置有辐条，所述辐条在支撑齿轮啮合部的轮缘与对应的齿轮毂之间延伸，由此自由空间位于在轮缘与齿轮毂之间延伸的辐条之间，其特征在于，所述自由空间中的至少一个自由空间填充有由刚性的不可压缩材料制成的块，由此在一方面的齿轮与另一方面的块之间定位有粘弹性材料或粘性流体。
[0028]
这提供了以下优点：通过用不可压缩材料和粘弹性材料的块填充自由空间，齿轮将显示出扭矩-横向模态振型和任何其他可能的联接的模态振型的良好阻尼性质。
[0029]
所述振动和轴的弯曲将使具有辐条的齿轮变形。
[0030]
所述变形将压缩块与齿轮之间的粘弹性材料，这将导致阻尼，而块将确保齿轮的变形仍然有限。
[0031]
重要的是应注意，通过由不可压缩材料提供块或“芯部”，与当所述自由空间完全填充粘弹性材料相比，当齿轮因发生的振动而变形时，可以在块与齿轮之间更高效地压缩粘弹性材料。
[0032]
替代实施例涉及一种齿轮，该齿轮设置有辐条，所述辐条在支撑齿轮啮合部的轮缘与对应的齿轮毂之间延伸，由此自由空间位于在轮缘与齿轮毂之间延伸的辐条之间，其特征在于，所述自由空间中的至少一个自由空间完全填充有由粘弹性材料制成的块。
[0033]
应注意，在所述实施例中，在一方面的齿轮与另一方面的块之间不存在附加的粘弹性材料。
[0034]
这种实施例还将获得如上所述的阻尼效果。
[0035]
由于正是粘弹性材料的压缩将产生阻尼性质，因此在自由空间中提供块将改进根据本发明的齿轮的阻尼性质。
[0036]
在实际实施例中，粘弹性材料安装在辐条与块之间。这种材料将在拉伸中被加载并且因此提供阻尼。
[0037]
另外地或替代地，粘弹性材料安装在一方面的块与另一方面的齿轮毂和轮缘之间。该材料在剪切时被加载以便然后再次提供阻尼。
[0038]
根据将要使用齿轮的应用，或者根据所述应用中的预期振动和所需的阻尼，粘弹性材料可以安装在期望的位置。
[0039]
不仅可以选择位置，而且还可以选择可以安装的粘弹性材料的量。还可以选择粘弹性的性质和组成，以及粘弹性材料的初始压缩。后者是在将块安装在辐条之间的自由空
间中时粘弹性材料的压缩。
[0040]
在实际实施例中，粘弹性材料采取一个或多个衬垫或o型环的形式。
[0041]
这种衬垫可以位于块与齿轮之间。o型环可以安装在块周围。
[0042]
在实际实施例中，块由不同的部分块组成。
[0043]
在实际实施例中，可以添加仅连接到毂或仅连接到轮缘的额外的部分辐条。所述块或部分块然后放置在完整辐条与部分辐条之间。
[0044]
粘弹性材料还可以安装在不同的部分块之间，这将提供额外的阻尼。
[0045]
在优选实施例中，块是齿轮毂的一部分或与其形成一个整体。
[0046]
凹槽将位于一方面的齿轮与另一方面的块之间，所述凹槽填充有流体。
[0047]
因此，形成挤压膜阻尼器，该挤压膜阻尼器将阻尼扭转振动。
[0048]
本发明还涉及一种压缩机设备，该压缩机设备包括：
[0049]-压缩机元件，所述压缩机元件用于压缩气体，
[0050]-驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述压缩机元件；
[0051]-传动装置，所述传动装置在所述驱动装置与所述压缩机元件之间；
[0052]
其特征在于，所述传动装置包括根据本发明的至少一个齿轮。
[0053]
这提供了以下优点：通过应用根据本发明的具有改进的阻尼性质的齿轮，传动装置的阻尼值可以增加，使得可以减少或避免某些模态振型的激发。
[0054]
齿轮可以安装在驱动装置的轴和压缩机元件的轴这两者上。
附图说明
[0055]
为了更好地示出本发明的特性，下面参考附图，通过示例而没有任何限制性特征的方式来描述根据本发明的齿轮的一些优选实施例，其中：
[0056]
图1示意性地示出了具有根据本发明的齿轮的根据本发明的压缩机设备；
[0057]
图2和图3示出了图1的齿轮；
[0058]
图4示出了根据图3中的线iv-iv的截面；
[0059]
图5示出了根据图3中的线v-v的截面；
[0060]
图6示出了图3的变型；
[0061]
图7示出了根据图6中的线vii-vii的截面；
[0062]
图8示出了根据图6中的线viii-viii的截面；
[0063]
图9示出了图2的变型；
[0064]
图10a和图10b示出了图2的另外两个其他变型；
[0065]
图11示出了图6的变型；
[0066]
图12a、图12b和图12c示出了图10a的变型。
具体实施方式
[0067]
图1示意性地示出了根据本发明的压缩机设备，在这种情况下，该压缩机设备是设置有压缩机元件2的螺杆压缩机设备1。螺杆压缩机设备1可以设置有多于一个这种压缩机元件2。
[0068]
压缩机元件2包括壳体3，两个转子4、5安装在壳体3中使得其轴6、7位于轴承上。这
些转子4、5是所谓的螺杆转子，即，阳螺杆转子4和阴螺杆转子5，其具有可协作地旋转到彼此中的叶部8。
[0069]
在转子中的一个转子5的轴7的一端7a处设置第一驱动齿轮9，该第一驱动齿轮可以与第二驱动齿轮10啮合，由此所述第二驱动齿轮10安装在驱动装置12的轴11上。
[0070]
例如，所述驱动装置12是电动马达。
[0071]
在这种情况下，驱动齿轮9安装在阳转子5上，但是它也可以安装在阴转子4上。
[0072]
此外，所述转子5的轴7的另一端7b和另一转子4的轴6的对应端6b各自设置有所谓的同步齿轮13、14。
[0073]
所述齿轮13和14通常在其相关的轮缘16上设置有直切齿轮啮合部15。所述齿轮9和10设置有斜齿轮啮合部。显然，所有的齿轮9、10、13和14还可以具有直切齿轮啮合部，或者它们全都具有斜齿轮啮合部或另一组合。
[0074]
如图1清楚地示出，在电动马达12与从动转子5之间没有弹性联接。
[0075]
通过驱动齿轮9、10完全提供电动马达12与从动转子5之间的传动。
[0076]
所述驱动齿轮10中的一个驱动齿轮设置有辐条17，如图2和图3所示，所述辐条安装在具有齿轮啮合部15的轮缘16与齿轮10的齿轮毂18之间，由此在辐条17之间定位有自由空间19，所述自由空间在轮缘16与齿轮毂18之间延伸。
[0077]
在这种情况下，安装在马达12上的驱动齿轮10设置有这种辐条17。自然地，不排除另一个或几个其他齿轮9、13、14设置有这种辐条17。
[0078]
图2和图3清楚地示出驱动齿轮10在这种情况下设置有八个辐条17，所述辐条从毂18延伸到轮缘16。
[0079]
在所示的示例中，辐条17是梁形的并且具有恒定截面，但是这在本发明中不是必须的。
[0080]
根据本发明，所述自由空间19中的至少一个自由空间填充有由刚性的不可压缩材料制成的块20或芯部。
[0081]
块20优选地由例如铝或聚氨酯制成，但其他金属或合成物也是可能的。
[0082]
如图3所示，总共八个自由空间19中的一半填充有这种块20，由此四个块20的划分是对称的。
[0083]
根据本发明并且如在图4和图5的截面中可见，粘弹性材料21位于一方面的齿轮10与另一方面的块20之间。
[0084]
粘弹性材料21在这种情况下由橡胶制成，但并不必须由橡胶制成。这种橡胶可以是天然橡胶和合成橡胶，但也可以应用其他材料，诸如氯丁橡胶。
[0085]
如在图4中示出，粘弹性材料21安装在一方面的块20与另一方面的轮缘16和齿轮毂18之间。
[0086]
所述粘弹性材料21将通过所述材料21中的剪切来引起阻尼，并且因此减少模态振型中的振动。
[0087]
如图5所示，粘弹性材料21还安装在辐条17与块20之间。
[0088]
所述粘弹性材料21将通过所述材料21中的拉伸负荷来引起阻尼。
[0089]
可能的是，仅粘弹性材料21位于辐条17与块20之间，由此在一方面的块20与另一方面的轮缘16和齿轮毂18之间不提供粘弹性材料21。
[0090]
还可能的是，仅粘弹性材料21位于一方面的块20与另一方面的轮缘16和齿轮毂18之间，由此在辐条17与块21之间不提供粘弹性材料21。
[0091]
所提供的粘弹性材料21的量取决于相关应用期望或必须的阻尼。
[0092]
在图4和图5的示例中，粘弹性材料21采取多个o型环22(在这种情况下是四个)的形式。但这也可以是只有一个、两个、三个或多于四个o型环。
[0093]
所述o型环围绕块20张紧。
[0094]
为此，块20优选地设置有为此目的提供的凹槽23或凹部。
[0095]
优选地，粘弹性材料21至少部分地被压缩，这意味着：即使没有任何扭转或振动负荷，粘弹性材料21也已经部分地被压缩。
[0096]
测试已经表明，所述所谓的预加载将改进操作。
[0097]
代替具有粘弹性材料21的硬块20，还可以选择用粘弹性材料制作块20。
[0098]
这种实施例将与如图3所示的实施例相当，其中区别是将不存在粘弹性材料21。
[0099]
螺杆压缩机设备1和齿轮10的操作非常简单且如下。
[0100]
在操作期间，驱动装置12将驱动第二驱动齿轮10。齿轮的操作也将使第一驱动齿轮9运动。
[0101]
因此，阳螺纹转子5将运动，由此同步齿轮13、14的操作致使阴螺纹转子4同步地遵循该运动，以便使得压缩机元件2中的气体能够被压缩。
[0102]
在操作期间，将发生不同模态振型的所有种类的动态力组合，包括例如组合的扭转-横向弯曲模态或扭转横向模态。
[0103]
在被激发的模态振型的影响下，第二驱动齿轮10将稍微变形。
[0104]
因此，辐条17与块20之间的空间19将变形，使得位于那里的粘弹性材料21将被压缩。因此，相关的模态振型被阻尼。
[0105]
所述模态振型被阻尼的程度取决于第二驱动齿轮10的相对变形、所使用的阻尼材料和预加载。
[0106]
图6至图8示出了根据图2至图5的变型，由此在这种情况下，块20被分成不同的部分块20a、20b或由不同的部分块组成。
[0107]
在这种情况下，提供了两个部分块20a、20b。
[0108]
在两个自由空间19中，块20平行于辐条17被划分，在另外两个自由空间19中，块20垂直于辐条17被划分。
[0109]
就像在先前的实施例中，自由空间19中的一半被填充。当然，更少或更多或所有的自由空间19也可以被填充。
[0110]
图7示出了垂直于辐条17划分的块20的截面。
[0111]
图8示出了平行于辐条17划分的块20的截面。
[0112]
粘弹性材料21安装在不同的部分块20a、20b之间。
[0113]
在这种情况下，粘弹性材料21采取一个或多个衬垫24、切片、板或片材的形式。
[0114]
衬垫24可以安装在块20之间或在块20与齿轮10之间，由此它们围绕相关的块20或部分块20a、20b安装。
[0115]
如在先前的实施例中，衬垫24安装在为此目的提供的凹部23中，但情况不一定是这样。
[0116]
衬垫24还可以由不同的单独条带构成。
[0117]
在这种情况下，呈衬垫24的形式的粘弹性材料21至少部分地被压缩。
[0118]
尽管在图6至图8的示例中，每个填充的自由空间始终仅存在两个部分块20a、20b，但不排除存在若干个部分块20a、20b。
[0119]
通过提供许多部分块20a、20b，获得一种薄板形部分块20a、20b，所述薄板形部分块之间具有粘弹性材料21的o型环22或衬垫24。
[0120]
图9示出了图2的变型实施例，由此块20安装在盘25或板上。
[0121]
所述块20还可以与所述盘25一起形成一个整体，这意味着它们由一块材料制成。
[0122]
这种结构也可以应用于图6至图8的变型。
[0123]
这种盘25的使用在齿轮10的制造中是有用的，即，在将块20安装或放置在齿轮10的辐条17之间的自由空间19中时是有用的。
[0124]
如可以从图9推断出，盘25在齿轮10旁边定位。盘25还可以抵靠齿轮10定位。
[0125]
图10a和图10b示出了图3的另两个变型。
[0126]
在图10a的情况下，块20与齿轮毂18直接接触。这意味着没有粘弹性材料21位于块20与齿轮毂18之间。
[0127]
在这种情况下，块20甚至是齿轮毂18的一部分，或换句话说，它们与齿轮毂形成一个整体。
[0128]
在一方面的块20与另一方面的辐条17和轮缘16之间，安装有粘弹性材料21。
[0129]
图10b示出了相同的实施例，但在这里，块20的形式不同。在这种情况下，轮缘16上存在突起26并且在块20中存在相关联的凹部27。因此，块20具有一种v形截面。
[0130]
图11示出了图6的变型实施例，由此在这种情况下，第二驱动齿轮10设置有仅连接到齿轮毂18的多个部分辐条28。换句话说，它们没有以与辐条17相同的方式从齿轮毂18一直延伸到轮缘16。
[0131]
不排除部分辐条28仅连接到轮缘16。
[0132]
在这种情况下，存在四个这种部分辐条28。
[0133]
块20放置在部分辐条28与辐条17之间的空间中。
[0134]
粘弹性材料21安装在一方面的块20与另一方面的轮缘16、齿轮毂18、辐条17和/或部分辐条28之间。
[0135]
图12a、图12b和图12c示出了根据本发明的齿轮10的最后变型。
[0136]
在这里，凹槽29位于一方面的齿轮10与另一方面的块20之间。
[0137]
凹槽的宽度或厚度优选地小于1毫米。
[0138]
所述凹槽实际上通过例如edm或电火花加工机来实现，并且因此在其端部上具有凸出部30。
[0139]
凹槽29填充有流体。
[0140]
这种流体具有粘性性质，并且例如但不一定是油。
[0141]
以此方式，在凹槽29中形成挤压膜阻尼器。
[0142]
为了确保凹槽29中的油在齿轮10的旋转期间有效地留在凹槽29中，在这种情况下，齿轮10设置有两个盖板31(齿轮10的每一侧上一个)以封闭凹槽29。
[0143]
也可以只提供一个盖板31。
[0144]
盖板31可以完全覆盖凹槽29，这意味着凹槽29中的流体不能漏出。这样的优点在于，一旦油或流体被注入或插入凹槽29中，就不再需要油。
[0145]
然而，该盖板31或这些盖板31可以设置有用于流体的排出通道或排出开口。图12c示意性地示出了这种排出通道32。
[0146]
如图12c所示，排出通道32从盖板31的在位于凹槽29附近的位置朝向齿轮10的那侧向盖板31的另一侧(即，盖板31背离齿轮10的那侧)垂直地延伸穿过盖板31。
[0147]
由此重要的是，排出通道32与凹槽29连接，使得流体(例如油)可以从凹槽29流到排出通道32。
[0148]
优选地，将为每个凹槽29提供这种排出通道32。
[0149]
尽管排出通道32被绘制为在垂直于盖板31的平面的方向上延伸的笔直通道，但并不排除排出通道32不同地定向。
[0150]
也不排除设置在盖板31中的不同排出通道32在某一点聚集，由此从这点开始，一个联合通道继续通向盖板31的所述另一侧。
[0151]
来自图12a、图12b和图12c的这种齿轮将应用于设置有油注入回路的压缩机设备，该油注入回路具有可以在齿轮10的凹槽29中注入油的喷嘴33或类似物。
[0152]
喷嘴33将放置在凹槽29的凸出部30的水平上。这在图12中示意性地示出。
[0153]
在齿轮10的旋转期间，将在凸出部30中注入油并且离心力将迫使油在凹槽29中，使得在凹槽29中形成挤压膜阻尼器。
[0154]
盖板31将确保油留在凹槽29中，由此油可以经由排出通道32流出。流出的油然后通过用喷嘴33注入新的油而很快被再注满。
[0155]
在压缩机设备1的操作期间不可避免地产生的热量将确保油的粘弹性降低，使得阻尼将减少。
[0156]
通过注入新油并且经由排出通道32排出油，确保新的冷油将始终在凹槽29中，使得阻尼始终是最佳的。
[0157]
此外，还可以检查注入的油的流量，使得只有在发生振动和/或谐振时才注入油。
[0158]
这样做的优点是只有在需要阻尼时才在齿轮10中注入油，使得不会不必要地注入油。
[0159]
发生这种振动或谐振的压缩机设备1的速度可以预定义，并且可以调整油注入的流量以在压缩机设备1以所述速度运行时注入油，但还可以在压缩机设备1的操作期间执行对振动或谐振的实时测量并且基于这种测量来调整油注入。
[0160]
尽管在所示的示例中，根据本发明的齿轮应用于螺杆压缩机的传动装置中，但并不排除齿轮应用于其他机器。本发明不限于将根据本发明的齿轮作为第二驱动齿轮应用，但另一个齿轮或压缩机设备的齿轮的组合也可以以这种方式执行。
[0161]
本发明决不限于作为示例描述且在图式中示出的实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下以所有种类的形式和尺寸实现根据本发明的齿轮。