DE1243520B - Schmiereinrichtung an einem innenbeaufschlagten mehrteiligen Kolben einer Radialkolbenmaschine - Google Patents

Schmiereinrichtung an einem innenbeaufschlagten mehrteiligen Kolben einer Radialkolbenmaschine

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Publication number
DE1243520B
DE1243520B DEN15561A DEN0015561A DE1243520B DE 1243520 B DE1243520 B DE 1243520B DE N15561 A DEN15561 A DE N15561A DE N0015561 A DEN0015561 A DE N0015561A DE 1243520 B DE1243520 B DE 1243520B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
jacket
head
lubricant
lubricating device
Prior art date
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Pending
Application number
DEN15561A
Other languages
English (en)
Inventor
Knut Henrichsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North American Aviation Corp
Original Assignee
North American Aviation Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by North American Aviation Corp filed Critical North American Aviation Corp
Priority to DEN15561A priority Critical patent/DE1243520B/de
Publication of DE1243520B publication Critical patent/DE1243520B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404Details or component parts
    • F04B1/0408Pistons

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

Description

  • Schmiereinrichtung an einem innenbeaufschlagten mehrteiligen Kolben einer Radialkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Schmiereinrichturigen an einem inneübeäüfschlagten inehrieiligen Kolben eitler Aadialkolbenmaschine.
  • Es sind bereits Schmiereinrichtungen a 1 einerh innenbeaufschlagten mehrteiligen Kolben einer Radiatkolbenmaschine, d. h. einer Pumpe oder eines Motors, mit einem an der Gleitfläche des Kolbenkopfes am außenliegenden Kolbenführungsring angeordneten Schmiermittelraum bekannt, der über eine Rückschlagsichertrtig mit dem Arbeitsrauen des Kolbens verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine erheblich bessere Schiriierwitkurig zwischen dem Kolbenkopf und derii Kolbenführungsring bei allen Drehzahlen und allen Drücken und Temperaturen des schmierfähigen Arbeitsriiittels zu erzielen.
  • Dies geschieht erfindungsgerh.äß dadurch, daß bei einer eingangs genänriteli Sdhmiereinrichtung der Kolben in an sich bekannter Weise aus einem verhältnismäßig dünnen Stahlmantel und einem Leichtmetallkern besteht, der atißerinittig im Mantel befestigt ist und dadurch einen finit einem Rückschlagventil versehenen Verbindungsspalt zwischen Schmiermittelrauin und Arbeitsraum freiläßt, und däß der Kolbenmantel eine an sich bekannfe gewölbte Außenfläche sowie einen. tellerförmigen, an der äußeren Gleitfläche kugeligen Kolbenkopf aufweist.
  • Die Erfindung ist nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnungen beschrieben, in welchen ist: F i g. 1 ein Schnitt, welcher die Einzelheiten des Aufbaues einer Schmiereinrichtung gemäß der Erfindung zeigt, und F i g. 2 die Erläuterung der Arbeitsweise der Schmiereinrichtung an einer kleineren Darstellung. In den Figuren ist finit 2 der Zylüiderblöck der Maschine und mit 5 der Kolbenführungsringeiner Radialkolbenmaschine bezeichnet. Der Zylinderblock ist mit einer Mehrzahl von radialen Zylindern mit Arbeitsräumen 8 versehen, in denen sich in bekannter Weise die Kolben hin- und herbewegen. Jeder Kolben 10 hat einen zum Eingriff mit dem Zylinder dienenden unteren Teil 11 und einen tellerförmigen kugeligen Kolbenkopf 12, der eine äußere Gleitfläche 13 aufweist. Die Teile 11 und 12 des Kolbens gehören zu einem verhältnismäßig dünnen Stahlmantel 15, welcher sich über einem Leichtmetallkern 16 des Kolbens befindet. Der Leichtmetallkern 16 ist durch einen Aluminiumstift 17 außermittig in dem Stahlmantel befestigt. Der Leichtmetallkern füllt den Raum im Mantel daher nur im wesentlichen aus und bildet, wie in F i g. 1 ersichtlich ist, einen verengten Verbindungsspalt 18 durch den Kolben hindurch. Am obereii Ende des Verbindungsspaltes 18, d. h. über dem Leichtmetallkern, befinden sich in dem Stahlmantel öffnurigen 19, die zusammen finit einer dünnen, biegsamen Stahlscheibe 20 ein kückschlagventil bilden, durch welches der Verbinduiigsspält 18 zu einem Schmiermittelraum 22 über dem Kolben verläuft. Die Stahlscheibe 10 wird durch den Stift 1'1 mittels einer Aluminiünischeibe 21 an dem Mantel und dem Leichtmetallkern gehalten. Das Rückschlagventil kann also dem Druck in dein Verbindungsspalt zum Ausfluß von dem Zylinder hach dein Sehiniercmittelraunihin nachgeben, verhindert aber einen Rückflug aus dein Sehnuiermittelraurn 22. Bei niedrigen und mittleren Drehzahlen wird der Zylinderdruck beim Druckhub des Kolbens den Druck im Schmiermittelrauiiz 22 übarsteijen, wodurch sich das Rückschlagventil öffnet und das Schmiermittel nach außen gelangt.
  • Beim Ansaugen des Kolbens und bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen übersteigt der Druck im Schmiermittelraum 22 aber den Zylinderdruck, so daß durch den- Verbindungsspalt 18 vom Zylinder zum Schmiermittelraum hin kein Fließen eintritt. Wenn kein Schmiermittelfluß vorhanden ist, bildet die Einrichtung nach der Erfindung ein dynamisch wirkendes Schmiermittelkeillager, welches eine Metallauf-Metall-Berührung zwischen der Lauffläche 14 des Kolbenführungsringes und dem Kolbenkopf verhindert. Wie dies geschieht, ist aus F i g. 2 zu entnehmen.
  • Wenn die Maschine, z. B. eine Pumpe, läuft und die Teile heiß werden, wird die Kolbenkopffläche ihre Wölbung zu vergrößern suchen, und zwar durch den Wärmefiuß von den Teilen her, die höhere Temperatur haben, zu den verhältnismäßig kühleren Teilen. In ähnlicher Weise verringert die Kolbenführungsringlauffläche 14 ihre konkave Form infolge des Wärmeflusses, der von der verhältnismäßig heißen Kolbenlauffläche an die kühleren Teile geht. Dadurch wird der Umfang der äußeren Mantelgleitfläche 13 von der Ringlauffläche 14 abgehoben und ermöglicht ein Verkeilen eines Flüssigkeitsfilmes unter die Vorderkante des Mantelkopfes, wenn die Maschine läuft. Diese Wirkung wird durch eine elastische Ablenkung des Mantelkopfes auf Grund des Flüssigkeitsdruckes zwischen dem Mantelkopf und der Lauffläche 14 verstärkt. Außerdem ist am Umfang der Mantelkopffläche noch eine leichte Abschrägung 23 vorgesehen, die ebenfalls den Eintritt der Schmierflüssigkeit in die Fläche unter dem Mantelkopf zu ermöglichen sucht. Ferner versuchen auch die Reibungskräfte auf den Kolben im Zylinder den Kolben so zu spannen, daß das Vorderende des Mantelkopfes bei allen Drehzahlen angehoben wird.
  • Wenn sich der Mantelkopf gegenüber seiner Lauffläche bewegt, entsteht ein Druck unter dem Kopf von seiner Vorderkante bis zu dem Punkt T, wo der Kopf seiner Lauffläche am nächsten ist. Dies ist der Tangentenpunkt zwischen der Oberfläche des Mantelkopfes und einer zur Kolbenführungsringfläche parallelen Fläche. Nach rückwärts von diesem Punkt T fällt der Druck scharf ab und erreicht theoretisch einen negativen Wert. Der Druck unter der Vorderkante des Kolbens veranlaßt diesen, sich gegenüber der Lauffläche 14 ein wenig zu spannen, und hebt die Vorderkante an. Das bewirkt eine Drehung des Kolbenkopfes, bis der Punkt T, von wo er der Lauffläche am nächsten liegt, bis weit hinter einen Punkt P verschoben worden ist, wo der Mittelpunkt des Kugelteiles 11 des Mantels 15 liegt. Diese Drehung des Kolbens um den letztgenannten Punkt P schreitet fort, bis die Resultierende R des Druckes unter der Vorderkante des Kolbens durch Punkt P geht und dadurch ein weiteres Schwenken des Kolbens ausschließt und ein stabiles Arbeiten bewirkt. Der Flüssigkeitsfilm wird während einer verhältnismäßig hohen Drehzahl der Maschine und beim Ansaughub zu jeder Zeit aufrechterhalten. Wenn die Drehzahl sinkt, wird der Zylinderdruck erneut Flüssigkeit durch den Kolben drücken. So bildet das Rückschlagventil eine Kombination von Stufenlager und dynamischer Schmierung, was für alle Umlaufzahlen eine Berührung von Metall-auf-Metall verhindert.
  • Die Schmiereinrichtung nach der Erfindung enthält auch noch weitere verschleißvermindernde Merkmale. Der Verbindungsspalt 18 enthält einen ringförmigen Teil 24 im Mantel 15. Dadurch kann der volle Zylinderdruck auf das Kolbeninnere ausgeübt werden, was den Teil aufzuweiten sucht. Dies trägt zur Vermeidung einer örtlichen Berührung bei und verteilt die Abnutzung über eine größere Fläche.
  • Der dünne Mantel 15 ergibt auch einen zusätzlichen Vorteil bei der Herabsetzung des Verschleißes. Die Seitenbelastung auf den Kolben flacht ihn gegen die Zylinderwand zu einer verhältnismäßig breiten Fläche ab und vergrößert dadurch die Berührungsfläche. In F i g. 1, wo z. B. der Zylinderblock im Uhrzeigersinn umläuft, wird der Kolben nach links gegen die Zylinderwand gedrückt. Diese Verformung des Kolbens durch die Seitenlast ist genau dieselbe wie bei einem luftgefüllten Reifen, der die Erde berührt.
  • Eine örtliche Abnutzung wird weiterhin durch die symmetrische Bauweise des Kolbens vermieden, wodurch dem Kolben gestattet wird, sich um seine Achse zu drehen, so daß jeder Verschleiß an der Mantelfläche gleichmäßig auftritt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Schmiereinrichtung an einem innenbeaufschlagten mehrteiligen Kolben einer Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) mit einem an der Gleitfläche des Kolbenkopfes am außenliegenden Kolbenführungsring angeordneten Schmiermittelraum, der über eine Rückschlagsicherung mit dem Arbeitsraum des Kolbens verbunden ist, d a -durch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) in an sich bekannter Weise aus einem verhältnismäßig dünnen Stahlmantel (15) und einem Leichtmetallkern (16) besteht, der außermittig im Mantel (15) befestigt ist und dadurch einen mit einem Rückschlagventil (19, 20) versehenen Verbindungsspalt (18) zwischen Schmiermittelraum (22) und Arbeitsraum (8) freiläßt, und daß der Kolbenmantel (15) eine an sich bekannte gewölbte Außenfläche sowie einen tellerförmigen, an der äußeren Gleitfläche (13) kügeligen Kolbenkopf (12) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 837 206, 709 439; deutsche Auslegeschriften Nr. 1033 028, 1005 842; österreichische Patentschrift Nr. 56 776.
DEN15561A 1958-09-04 1958-09-04 Schmiereinrichtung an einem innenbeaufschlagten mehrteiligen Kolben einer Radialkolbenmaschine Pending DE1243520B (de)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0401408A1 (de) * 1989-06-08 1990-12-12 LuK Fahrzeug-Hydraulik GmbH & Co. KG Radialkolbenmaschine
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