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Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine
als Pumpe oder Motor betreibbare Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschine mit einer
umlaufenden Zylindertrommel und mit zwei gegenläufigen Kolben in jedem Zylinder.
Derartige Axialkolbenmaschinen weisen gegenüber denjenigen Axialkolbenmaschinen,
bei denen in jedem Zylinder ein Kolben verschiebbar ist, verschiedene Vorteile auf,
beispielsweise den, daß an der Zylindertrommel keine freien Axialkräfte auftreten,
welche durch Lagerstellen aufgenommen werden müssen. Ferner sind durchgehende Zylinderbohrungen
wesentlich leichter herstellbar als Sackbohrungen. Darüber hinaus ist dadurch, daß
die Volumenänderung pro Zylinder und pro Umdrehung sich auf zwei Kolben verteilt,
ein großer Hub bei relativ geringer Neigung der die Kolben führenden Schiefscheiben
und damit bei geringen Seitenkräften am Kolben zu erzielen.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Steuerung der Druckflüssigkeit
bei derartigen Axialkolbenmaschinen.
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Gemäß der Erfindung ist am Umfang der Zylindertrommel ein Steuerbund
mit mindestens einer kreisringförmigen Steuerfläche vorgesehen, die auf dem Steuerspiegel
des Maschinengehäuses gleitet. Um möglichst kurze Flüssigkeitswege innerhalb der
Zylindertrommel zu erzielen, ist es zweckmäßig, den Steuerbund möglichst nahe der
Mittelebene der Zylindertrommel anzuordnen. Im Gegensatz zu Steuereinrichtungen,
bei denen mit entsprechenden Durchbrechungen versehene zylindrische Teile sich relativ
zueinander bewegen, ist bei einem Steuerspiegel eine wesentlich bessere Abdichtung,
d. h. eine wesentliche Verringerung der durchleckenden Flüssigkeitsmenge unabhängig
von Verschleiß und unterschiedlichen Wärmeausdehnungen möglich. Der Steuerspiegel
wird vorzugsweise plan in einer zur Zylindertrommelachse senkrechten Ebene angeordnet
sein. Er kann aber auch konisch oder sphärisch ausgestaltet sein.
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Zweckmäßigerweise ist das Maschinengehäuse in einer zur Zylindertrommelachse
senkrechten, durch den Steuerbund gehenden Ebene geteilt. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn diese Trennebene in der Steuerspiegelebene liegt oder die Steuerspiegelebene
gegenüber der Trennebene an dem Gehäuseteil, an dem der Steuerspiegel angeordnet
ist, vortritt. Dann ist die Steuerspiegelfläche für die Bearbeitung gut zugänglich.
Wenn Steuerspiegel und Trennfläche in einer Ebene liegen, können beide gemeinsam
bearbeitet werden, und die erforderlichen Wege für die Flüssigkeit im Gehäuse können
sehr kurz gehalten werden. Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung ist das Maschinengehäuse
in der Steuerspiegelebene und zusätzlich in der Ebene der anderen Stirnfläche des
Steuerbundes geteilt und ist zwischen den beiden Teilflächen des Maschinengehäuses
ein Ring angeordnet, dessen Breite zumindest annähernd der des Steuerbundes entspricht.
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Es kann auch vorgesehen sein, daß in der bzw. zumindest einer Teilfuge
des Maschinengehäuses Beilegescheiben eingefügt werden können bzw. daß derartige
Beilegescheiben bei einer neuen Maschine angeordnet sind und die Stärke der einzelnen
Scheiben so bemessen ist, daß jeweils dann, wenn infolge von Verschleiß am Steuerbund
ein Nachführen des Maschinengehäuses erforderlich ist, eine Beilegescheibe entfernt
werden kann.
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In Weiterausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß
die axialen Steueröffnungen im Steuerbund durchgehend sind. Eine solche Ausgestaltungsform
hat gegenüber Sackbohrungen nicht nur den Vorteil leichterer Herstellbarkeit, sondern
führt auch zu einer völligen hydraulischen Entlastung des Bundes, weil bei dieser
Ausgestaltungsform auf beiden Seiten desselben gleich große Flächen vorhanden sind,
so daß mit Ausnahme der unmittelbar vor den halbkreisringförmigen Ausnehmungen des
Steuerspiegels liegenden Teilflächen alle einander gegenüberliegenden Seiten des
Steuerbundes vom gleichen Druck beaufschlagt werden, Darüber hinaus ergibt sich
noch der weitere Vorteil, daß beide Gehäusehälften völlig gleich sein können, wobei
jede einen Steuerspiegel aufweist, so daß extrem große freie Durchtrittsöffnungen
für die Flüssigkeitsströmung zur Verfügung stehen.
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Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung liegen in der der anderen,
d. h. dem Steuerspiegel entgegengesetzten Stirnfläche des Steuerbundes gegenüberliegenden
Fläche des Maschinengehäuses in Ausnehmungen
Scheiben, welche durch
Anpreßmittel, beispielsweise Schrauben und bzw. oder Federn, gegen die Stirnfläche
des Steuerbundes gepreßt werden. An Stelle einer Vielzahl von Scheiben kann auch
eine durchgehende ringförmige, der Stirnfläche gegenüberliegende Scheibe vorgesehen
sein.
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Insbesondere, wenn der Steuerbund von einer bis auf die Durchbrechungen
im Steuerspiegel vollkommen geschlossenen Ringkammer umgeben ist, ist es zweckmäßig,
wenn beiderseits des Bundes am Umfang der Zylindertrommel Dichtungen vorgesehen
sind, so daß zwischen Steuerfläche und Steuerspiegel austretende Druckflüssigkeit
zwischen den beiden Dichtungen eingeschlossen bleibt und sich somit in der Ringkammer
um den Bund sammelt und dort ein Druckpolster bildet, welches mit gleichem Druck
auf beide Seiten des Steuerbundes einwirkt. Diese Anordnung von Dichtungen ergibt,
daß sich die zwischen Steuerspiegel und Steuerfläche hindurchleckenden Druckflüssigkeitsmengen
in der Ringkammer sammeln, so daß sich in dieser ein Flüssigkeitsdruck aufstaut,
der um so größer wird, je größer die zwischen Steuerfläche und Steuerspiegel hindurchtretende
Flüssigkeitsmenge ist. Dieser größer werdende Druck wirkt dann aber auch auf die
andere, dem Steuerspiegel entgegengesetzte Stirnfläche des Steuerbundes und drückt
dabei diesen mit seiner Steuerfläche gegen den Steuerspiegel, weil diese keine Durchbrechungen
aufweisende Stirnfläche größer ist als die dem Steuerspiegel gegenüberliegende Fläche
mit den Durchbrechungen. Andererseits wirkt der aufgestaute Druck auch auf den Spalt
zwischen Steuerfläche und Steuerspiegel und verhindert weiteres Austreten von Druckflüssigkeit
durch diesen Spalt. Der Durchmesser der Dichtung kann zweckmäßigerweise zumindest
annähernd den kleinsten Durchmesser des Bundes entsprechen, vorzugsweise ist die
Dichtung zylindrisch und gleichzeitig als Lagerung der Zylindertrommel im Gehäuse
ausgestaltet, so daß die durch die Dichtung hindurchleckende Flüssigkeitsmenge gleichzeitig
Schmierflüssigkeit für diese Lagerstelle ist.
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Die Welle einer Axialkolbenrnaschine nach der Erfindung kann als Hohlwelle
derartig ausgestaltet sein, daß die Axialkolbenmaschine auf eine beliebige, in einer
anzutreibenden Maschinenanlage oder Maschine, durch die eine als Pumpe wirkende
Axialkolbenmaschine angetrieben werden soll, vorhandene Welle aufgesteckt werden
kann, wobei dann die Hohlwelle beispielsweise durch eine Klemmvorrichtung mit der
Welle der Maschinenanlage verbunden wird und das Gehäuse der Axialkolbenmaschine
in der Maschinenanlage festgelegt wird. Dadurch kann die Axialkolbenmaschine praktisch
ohne Änderung an der Maschinenanlage in diese eingebaut werden. Das ist nicht möglich
bei Axialkolbenmaschinen, bei denen die Druckflüssigkeit von der Welle aus zugeführt
wird, und bei Axialkolbenmaschinen mit zwei durch einen Zwischenboden getrennten
Zylindertrommeln wegen der größeren Baulänge und der erforderlichen größeren Steifigkeit
nur schwierig möglich.
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In der Zeichnung sind drei Ausgestaltungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenmaschine;
F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Axialkolbenmaschine; F i g.
3 zeigt einen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine nach F i g. 2 gemäß der
Linie 111-III in F i g. 2, und F i g. 4 zeigt im Längsschnitt eine weitere Ausgestaltungsform
einer Axialkolbenmaschine.
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Mit der Welle 1 ist die Zylindertrommel 2 durch eine Keilverzahnung
3 drehfest verbunden. In der Zylindertrommel 2 sind durchgehende Zylinder 4 angeordnet,
in denen je zwei gegenläufige Kolben 5 verschiebbar sind.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausgestaltungsform ist zwischen
je zwei Kolben 5 innerhalb eines Zylinders 4 eine Feder 6 angeordnet, die die Kolben
mit einer Kraft auseinanderdrückt, die ein Ansaugen von Druckflüssigkeit in den
Zylinder ermöglicht. Die Zylindertrommel 2 ist von einem Gehäuse umgeben, das aus
zwei Gehäusehälften 7 und 8 besteht. In jeder der Gehäusehälften 7 und 8 ist eine
Lagerstelle vorgesehen, in der mittels einer Buchse 9 eine an dieser befestigte
Schiefscheibe 10 gelagert ist. Jede Buchse 9 ist drehfest mit einem
Hebel 11 verbunden, wobei die Hebel 11 in in der Zeichnung nicht dargestellter
Weise derart miteinander verbunden sind, daß bei Verschwenken eines der beiden Hebel
11 der jeweils andere zwangläufig um den gleichen Winkelbetrag in entgegengesetztem
Drehsinn verschwenkt wird. In den Buchsen 9 ist die Welle 1 gelagert.
Die Zylindertrommel 2 ist mit einem Steuerbund 12 versehen, der eine Steuerfläche
13 aufweist, in die Kanäle 14 münden, wobei jeder Kanal 14 durch eine
Bohrung 15 mit einem Zylinder 4 verbunden ist. In der Gehäusehälfte
7 ist der Steuerspiegel 16 angeordnet, in den zwei halbkreisringförmige
Kanäle 17 und 18 münden, wobei der Kanal 17 mit einer Bohrung 19 und der Kanal 18
mit einer Bohrung 20 verbunden ist. In den Teilfugen zwischen den beiden Gehäusehälften
7 und 8 sind Beilegescheiben 21 angeordnet. Die Gehäusehälften 7 und 8 sind durch
in der Zeichnung nicht dargestellte Füße auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Maschinenrahmen gelagert.
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Durch eine Relativbewegung der beiden Kolben 5 in einem Zylinder 4
gegeneinander aus dem Zylinder 4 verdrängte oder in diesen eingesaugte Flüssigkeit
wird durch jeweils einen Kanal 15 und eine Bohrung 14 in einen halbkreisringförmigen
Kanal 17
oder 18 verdrängt oder aus diesem angesaugt und aus diesem durch
eine der Bohrungen 19 oder 20 aus dem Maschinengehäuse abgeführt bzw.
in dieses hineingeführt.
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Bei der in F i g. 2 und 3 dargestellten Axialkolbenmaschine sind ebenfalls
in der Zylindertrommel 2 mehrere Zylinder 4 angeordnet, in welchen Kolben
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verschiebbar sind. Der Steuerbund 23 weist jedoch durchgehende Bohrungen
24 auf. Das Maschinengehäuse besteht aus zwei Teilen 25 und 26, wobei in
dem Teil 25 die halbkreisringförmigen Kanäle 27 angeordnet sind und jeder derselben
durch eine Bohrung 28 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckleitung
verbunden ist. In F i g. 2 ist die Bohrung 28 gegenüber der tatsächlichen, in F
i g. 3 dargestellten Lage um 80` in die Zeichenebene versetzt dargestellt. An dem
Maschinengehäuseteil 25 ist eine plane Fläche 29 vorgesehen, die Teilebene ist und
absatzlos in den Steuerspiegel übergeht. Ebenso weist das Maschinengehäuseteil 26
eine ebene Fläche 30 auf, die von der Teilebene unmittelbar bis in die hinter den
Steuerbund 23 greifende Fläche durchgeht.
Zwischen den beiden Flächen
29 und 30 ist ein Ring 31 angeordnet, dessen Breite der des Steuerbundes 23 entspricht.
Die beiden Maschinengehäuseteile 25 und 26 sind durch in der Zeichnung nicht dargestellte
Zuganker gegen den Ring 31 gepreßt. Die linke Schiefscheibe 10 ist mit einem
Zahnrad 32 verbunden, welches mit einem Zahnrad 33 kämmt, welches seinerseits drehfest
mit einer Welle 34 verbunden ist. Auf dieser ist fernerhin ein Kettenrad 35 befestigt,
wobei über dieses und das Kettenrad 37 eine Kette 36 läuft. Das Kettenrad 37 ist
seinerseits drehfest mit der zweiten Schiefscheibe 10 verbunden. Die Zähnezahlen
der Zahnräder 32 und 33 verhalten sich zueinander ebenso wie die Zähnzahlen der
Kettenräder 37 und 35. Wird durch eine in der Zeichnung nicht mehr dargestellte
Einrichtung die Welle 34 verdreht, so wird über die Zahnräder 33 und 32 die linke
Schiefscheibe 10 in entgegengesetztem Drehsinn verdreht, während die rechte
Schiefscheibe über die Kettenräder 35 und 37 und die Kette 36 im selben Sinne wie
die Welle 34 verdreht wird, wobei beide Schiefscheiben 10 um gleiche Winkelbeträge
verdreht werden.
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Bei der in F i g. 4 dargestellten Anordnung sind im Steuerbund 23
ebenfalls durchgehende Bohrungen 24 angeordnet, welche halbkreisringförmigen Kanälen
27 in dem Maschinengehäuseteil 25 gegenüberliegen. Das zweite Maschinengehäuseteil
38 weist Ausnehmungen 39 auf, wobei in jeder Ausnehmung 39 eine Scheibe 40 gelagert
ist, welche durch eine Tellerfeder 41 gegen den Steuerbund 23 gepreßt wird. Die
Tellerfeder 41 liegt an einer Unterlegscheibe 42 an, welche sich an einem durch
eine Mutter 44 gesicherten Gewindebolzen 43 abstützt und durch diesen verstellbar
ist.
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Zwischen jedem der Maschinengehäuseteile 25 und 38 und der Zylindertrommel
2 ist eine ringförmige Dichtung 45 vorgesehen.
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In jedem Zylinder der Zylindertrommel 2 sind zwei Kolben 46 angeordnet,
wobei in jedem Kolben 46 mittels eines Kugelgelenkes eine Pleuelstange 47 gelagert
ist. Jede Pleuelstange ist ihrerseits in einem Gleichschuh 48 gelagert, wobei die
Gleitschuhe 48 in einer schwalbenschwanzförmigen Kreisnut 49 der Schiefscheibe
50 geführt sind. Die Schiefscheibe 50 weist eine kreiszylindrische Stützfläche
51 auf, welche gegen eine entsprechende Ausnehmung 52 in dem Gehäuseteil 25 bzw.
38 abgestützt ist. Die beiden Schiefscheiben 50 sind um jeweils gleiche Winkelbeträge
in entgegengesetztem Sinn um zueinander parallele, senkrecht auf der Achse der Welle
1 stehende Achsen schwenkbar.