DE1185030B - Stoesselbetaetigter Schieberkolben fuer hydraulische Pumpen oder Motoren - Google Patents

Stoesselbetaetigter Schieberkolben fuer hydraulische Pumpen oder Motoren

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DE1185030B
DE1185030B DEC21337A DEC0021337A DE1185030B DE 1185030 B DE1185030 B DE 1185030B DE C21337 A DEC21337 A DE C21337A DE C0021337 A DEC0021337 A DE C0021337A DE 1185030 B DE1185030 B DE 1185030B
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DE
Germany
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piston
slide piston
tappet
plunger
outlet
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Pending
Application number
DEC21337A
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English (en)
Inventor
Donald Firth
James Duncan Hamilton
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Original Assignee
CAUNCIL FOR SCIENT AND IND RES
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F01B1/062Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement the connection of the pistons with an actuating or actuated element being at the inner ends of the cylinders
    • F01B1/0624Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement the connection of the pistons with an actuating or actuated element being at the inner ends of the cylinders with cam-actuated distribution member(s)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Stößelbetätigter Schieberkolben für hydraulische Pumpen oder Motoren Die Erfindung betrifft einen stößelbetätigten Schieberkolben zum Steuern des Ein- und Auslasses in den Zylinder von hydraulischen Pumpen und Motoren.
  • Es sind eine Reihe Bauarten von Pumpen und Motoren der obengenannten Bauart bereits bekannt. Diese weisen jedoch sämtlich den Nachteil auf, daß eine Leistungsabnahme auftritt infolge der Wärmedehnung der Ventilstößel während des Betriebes, wodurch unkontrollierbare und unerwünschte Änderungen der Ventileinstellung auftreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, stößelbetätigte Schieberkolben zum Steuern des Ein- und Auslasses in den Zylinder von hydraulischen Pumpen oder Motoren zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweisen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, daß der Schieberkolben eine ringförmige Nut aufweist, die mit dem Zu- bzw. Ablauf in Verbindung steht und deren wirksame Steuerkante eine hin- und hergehende Bewegung parallel zu der Querschnittsfläche des Ein- bzw. Auslasses des Motor- bzw. Pumpenzylinders ausführt, daß der Schieberkolben eine axiale Bohrung aufweist, die sich bis über die Ebene der Steuerkante erstreckt und an deren innerem Ende der Stößel angreift, und daß der Stößel einen geringeren Durchmesser hat als die axiale Bohrung im Schieberkolben.
  • Bei einer derartigen Konstruktion nimmt der die Zylinder enthaltende Zylinderblock infolge der guten Wärmeleitfähigkeit von Metall eine einheitliche Temperatur an. Ein Temperaturgradient wird lediglich an der äußeren Oberfläche des Zylinderblocks bzw. den daran angrenzenden Mediumsschichten auftreten. Kurzzeitige Temperaturänderungen des Drucköls bewirken daher infolge der Wärmekapazität des Zylinderblocks keine wesentliche Temperaturänderung. Andererseits hat der Schieberkolben bei einer erfindungsgemäßen Ausbildung keine ausreichende Wärmeübertragungsfläche zu dem Zylinder und ist von diesem noch durch einen Ölfilm mit verhältnismäßig schlechter Wärmeleitfähigkeit getrennt. Der Schieberkolben stellt sich daher sehr schnell auf die Drucköltemperatur ein. Infolge einer weitgehend wärmemäßigen Isolierung der Stößelstange sind Längenänderungen der Stößelstange durch Temperaturänderungen vermieden. Insbesondere kann die Stößelstange keinen schnellen Temperaturschwankungen folgen, genausowenig wie es der Zylinderblock vermag. Das Steuerverhalten des Schieberkolbens bleibt daher immer gleich.
  • Vorzugsweise ist die Lagerung für die Stößel-Stange in dem Schieberkolben und das zugeordnete Angriffsende des Stößels abgerundet, wobei letzteres einen kleineren Krümmungsradius aufweist. Hierdurch wird eine besonders gute Wärmeisolierung zwischen dem Schieberkolben und dem Stößel bewirkt.
  • Vorzugsweise ist der Stößel am anderen Ende in gleicher Weise ausgebildet und gelagert.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist der Schieberkolben an seinem Kopfende einen fingerhutartigen Einsatz auf, der die Lagerung für den Stößel sowie einen äußeren Anschlag für eine Ventilfeder trägt.
  • Die_ Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben, welches eine Kolbendruckpumpe darstellt, die teilweise im Axialschnitt gezeichnet ist.
  • Auf der nicht dargestellten Welle des Motors oder der Pumpe ist ein Exzenter 1 angebracht, gegen dessen Umfangsführungsfläche die Gleitstücke 2 der Kolbenstangen 3 in Anlage gehalten werden. Jede dieser Kolbenstangen 3 ist mit einem teilkugeligen Lagerkopf 4 versehen, welcher sich innerhalb eines zugeordneten Kopflagers 5 des Kolbens 6 bewegen kann. Der Kolben 6 führt innerhalb eines Zylinders 7 eines Zylinderblocks 8 hin- und hergehende Bewegungen aus, wobei der Zylinderblock 8 mit einem abnehmbaren Zylinderkopf 9 versehen ist, der gegenüber jedem Kolben 6 den jeweiligen Kompressionsraum 10 bildet. Dieser Kompressionsraum 10 steht an seinen beiden Enden oder Seiten mit einem Einlaß- bzw. einem Auslaßdurchbruch 11 bzw. 12 in Verbindung, so daß diese beiden Durchbrüche 11, 12 durch jeweils zugeordnete Schieberkolben 13, 14 gesteuert werden, deren Betätigung über je einen Stößel 15 erfolgt, welcher einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Innenausnehmung des Ventilkörpers. Die Betätigung jedes Stößels 15 wird durch einen zugeordneten Einlaß- bzw. Auslaßnocken 16 bzw. 17 bewirkt, welche mit dem Exzenter l verschraubt sind.
  • Die übertragung der Steuerbewegungen jedes Nockens 16, 17 auf das zugeordnete Ventil mit dem betreffenden Stößel 15 erfolgt über einen Stößelkolben 18, der die Form eines tiefen Napfes aufweist und mit seinem abgerundeten bzw. teilkugeligen Sitz 19 sowie einer Seitenwandung 20 versehen ist, die sich nach oben und außen hin erweitert, so daß ein Innenkonus entsteht, dessen Konuswinkel nur wenige Grade beträgt. Jeder Stößelkolben 18 wird gleitbar innerhalb einer Buchse 21 geführt, welche mit Preßsitz in einem Sockel des Zylinderblocks 8 gehalten ist.
  • Das untere Ende jedes Stößels 15 ist bei 22 entsprechend dem zugebrdneten Sitz 19 abgerundet oder halbkugelig geformt, so daß der Rundungsradius dieses Stößelendes nicht größer, sondern vorzugsweise ein wenig geringer ist als der Radius des Sitzes 19. Auf diese Weise wird eine Selbstausrichtung jedes Stößels 15 bewirkt und eine geringste Anlagefläche für die tlbertragung von Wärme vom Stößelkolben 18 auf den Stößel 15 hin erreicht.
  • Ersichtlich ist jeder Schieberkolben 13 bzw. 14 allgemein rohrartig ausgebildet und weist mit Abstand voneinander angeordnete obere und untere Außenführungsflächen 23 und 24 auf. Der Schaftteil 25 geringeren Durchmessers zwischen diesen Führungsflächen 23 und 24 steht jeweils einer Einlaß-bzw. Auslaßöffnung 26 bzw. 27 gegenüber. Durch die Führungsflächen 23, 24 wird gegenüber der Wandung von jeweils zugeordneten Ventilbohrungen 28 bzw. 29 eine Abdichtung gegenüber dem Druckmedium bewirkt, wobei die obere Führungsfläche 23 gleichzeitig dazu dient, den Einlaß- bzw. Auslaßdurchbruch 11 bzw. 12 zu öffnen oder zu schließen. Die Länge des Schaftteils 25 zwischen den Führungsflächen 23, 24 ist so gewählt, daß die öffnungen 26 und 27 während des Ventilhubes niemals völlig abgeschlossen sind.
  • Der Kopf des Schieberkolbens 13 bzw. 14 wird durch einen fingerhutartig geformten Teil 30 gebildet, der mit einem inneren abgerundeten bzw. teilkugeligen Sitz 31 und sich erweiternden oder konischen Seitenwänden 32 versehen ist. Gegen diesen Sitz 31 liegt das entsprechend abgerundete oder halbkugelige obere Ende 33 des zugeordneten Stößels 15 an, so daß der Radius dieses abgerundeten Endes des Stößels 15 nicht größer, sondern vorzugsweise geringer ist als der Radius des Sitzes 31.
  • Der Teil 30 ist in das obere Ende der durch den jeweiligen Schieberkolben 13 bzw.14 durchgehenden Axialbohrung eingeschraubt und in der gewünschten Einstellage mittels einer Flanschmutter 34 gehalten, welche gleichzeitig als untere Abstützung für eine Ventilfeder 35 dient, die als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Das obere Gegenlager für diese Feder 35 wird durch einen Flanschstutzen 36 gebildet, welcher gleitbar in einer oberen Verlängerung 37 der betreffenden Ventilbohrung 28 bzw. 29 gehalten ist und gegen eine Innenschulter einer Kappe 38 anstößt, die mit Außengewinde auf der oberen Verlängerung 37 der genannten Ventilbohrungen gehalten ist.
  • Während des Laufs des Motors oder der Pumpe erfolgt über die betreffenden Stößel 15 und Stößelkolben 18 von den zugehörigen Einlaß- bzw. Auslaßnocken 16 bzw. 17 her eine kontinuierliche Hin-und Herbewegung der Schieberkolben 13 und 14. Während des Arbeitens des Motors oder der Pumpe steigt naturgemäß die Temperatur der arbeitenden Teile an, so daß bei den bisher bekannten Ausführungsformen von Ventilen durch die Wärmedehnung der Stößel und der Schieberkolben eine Änderung der Ventileinstellung eintrat, so daß die Leistung der Pumpe oder des Motors geringer wurde. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird dieser Nachteil aus nachstehenden Gründen ausgeschaltet oder zum mindesten wesentlich verringert.
  • Einmal erfolgt durch den radialen Abstand zwischen der Innenwandung jedes rohrförmigen Schieberkolbens 13, 14 von dem zugeordneten Stößel 15 eine wesentliche Wärmeisolation letzterer gegenüber der von der Ventilwandung abgegebenen Wärme.
  • Zweitens wird durch die sehr geringe Berührungsfläche zwischen den abgerundeten Enden 22, 33 der Stößel 15 und den zugehörigen Sitzen 19, 31 von Stößelkolben 18 und Teil 30 eine wesentliche Verringerung der Wärmeüberleitung von diesen Teilen auf die Stößel 15 erreicht.
  • Da drittens die Ventileinstellung hauptsächlich durch eine Änderung im AxiaIabstand der Krone des abgerundeten Sitzes 31 von der unteren Kante der Führungsfläche 23 bestimmt ist und da dieser Abstand erfindungsgemäß sehr gering ausfallen kann, ist es möglich, die Wärmedehnung des Ventils praktisch zu vernachlässigen. Jedenfalls wird durch eine mögliche Längendehnung der Stößel 15 die Krone des abgerundeten Sitzes 31 angehoben und hierdurch bewirkt, daß Wärmedehnungen des Kopfendes des betreffenden Ventils ausgeglichen werden können.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Stoßstangenbetätigter Schieberkolben zum Steuern des Ein- und Auslasses in den Zylinder von hydraulischen Pumpen oder Motoren, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: a) Der Schieberkolben hat eine ringförmige Nut, die mit dem Zu- bzw. Ablauf in Verbindung steht und deren wirksame Steuerkante eine hin- und hergehende Bewegung parallel zu der Querschnittsfläche des Ein-bzw. Auslasses des Motor- bzw. Pumpenzylinders ausführt; b) der Schieberkolben weist eine axiale Bohrung auf, die sich bis über die Ebene der Steuerkante erstreckt und an deren innerem Ende der Stößel angreift; c) der Stößel hat einen geringeren Durchmesser als die axiale Bohrung im Schieberkolben.
  2. 2. Schieberkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (31) für den Stößel (15) in dem Schieberkolben (13, 14) und das zugeordnete Angriffsende des Stößels (15) abgerundet sind, wobei letzteres einen kleineren Krümmungsradius aufweist.
  3. 3. Schieberkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (15) an beiden Enden in gleicher Weise gelagert ist.
  4. 4. Schieberkolben nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (13, 14) an seinem Kopfende einen fingerhutartigen Einsatz (30) aufweist, der die Lagerung (31) für den Stößel sowie einen äußeren Anschlag (34) für eine Ventilfeder (35) trägt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 26298, 224181, 1070 893; französische Zusatzpatentschrift Nr. 64 738 (Zusatz zum Patent Nr. 986 439); britische Patentschrift Nr. 481509; USA.-Patentschriften Nr. 1729 849, 2 574 969.
DEC21337A 1959-05-01 1960-04-30 Stoesselbetaetigter Schieberkolben fuer hydraulische Pumpen oder Motoren Pending DE1185030B (de)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE26298C (de) * J. HOCHGESAND in Paris Neuerungen an einem Ventilhahn mit doppeltem Verschlufs
DE224181C (de) *
US1729849A (en) * 1926-12-07 1929-10-01 Pratt & Whitney Aircraft Compa Constant-clearance valve mechanism
GB481509A (en) * 1936-09-09 1938-03-09 Lake & Elliot Ltd Improvements in or relating to valve apparatus for use in distributing fluid
US2574969A (en) * 1948-12-20 1951-11-13 Hydraulic Brake Co Tilting valve master cylinder for hydraulic brakes
FR64738E (fr) * 1953-10-23 1955-12-01 Freins Jourdain Monneret Robinet distributeur à poussoir

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