DE1528407A1

DE1528407A1 - Hydraulische Verdraengungseinrichtung

Info

Publication number: DE1528407A1
Application number: DE19651528407
Authority: DE
Inventors: Adrews Thomas Desmond Hudson
Original assignee: Dowty Technical Developments Ltd
Current assignee: Dowty Technical Developments Ltd
Priority date: 1964-11-23
Filing date: 1965-11-20
Publication date: 1969-09-25
Also published as: FR1460961A; GB1120321A

Description

DR. ING. H. NEGENDANK 1 5 2 8 k Ü 7

3β ■ NBPEH WAIl 41 ■ I¹JgHNRUF 8β 74 88 UND SS 41 15

DOWTY TECHNICAL DEVELOPMENTS LTD₀ Brockhampton Park,

Brockhampton, Cheltenham, 18„ November 1965

Gloucester (England)

Hydraulische Verdrängungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Verdrängungseinrichtung zur Verwendung als Pumpe oder Motor mit Flüssigkeiten bei hohem Druck, insbesondere zur Verwendung mit Flüssigkeiten geringer Schmierfähigkeit„

Gemäß der Erfindung umfaßt eine hydraulische Verdrängungseinrichtung eine umlaufende Welle mit einem exzentrischen, zylindrischen Lagerkörper, zwei Zylinder, die so angeordnet sind, daß ihre Achsen sich von der Welle aus in verschiedene Eichtungen erstrecken, wobei die Zylinder je einen Kolben aufweisen, eine Pleuelstange für jeden Kolben mit einem daran befestigten hohlen zylindrischen Lager, das drehbar auf dem Exzenterlagerkörper aufgenommen wird, wobei die hohlen zylindrischen Lager Jeweils einen ersten Abschnitt von beträchtlicher Länge in axialer Richtung parallel zur Drehachse an dem Punkt aufweisen, an dem sie mit ihrer zugeordneten Pleuelstange verbunden sind, und einen zweiten Abschnitt kürzerer Länge in axialer Richtung an dem von der Pleuelstange entfernten Ende, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Pleuelstangen sich in verschiedenen Richtungen von dem exzentrischen Lagerkörper fort zu ihren Kolben erstrecken,

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der erste Abschnitt eines hohlen Lagers im Bereiche des zweiten Abschnitts des anderen hohlen Lagers liegt und der erste Abschnitt des anderen hohlen Lagers im Bereiche des zweiten Abschnitts des einen hohlen Lagers und der erste Abschnitt des anderen hohlen Lagers im Bereiche des.zweiten Abschnitts des einen hohlen Lagers liegt, wodurch die beiden hohlen Lager zwischen zwei Ebenen liegen, die sich lotrecht zur Drehachse erstrecken und um weniger als die Summe der maximalen axialen Abmessungen der hohlen Lager voneinander entfernt sind«.

Die Schmierung der hohlen zylindrischen Lager kann durch eine Flüssigkeit erfolgen, die unter Druck von Bohrungen in dem exzentrischen Lagerk&rper herangeführt wird, wobei Jeweils eine Bohrung mit einem hohlen zylindrischen Lager zusammenarbeitet, so daß sie während der ganzen relativen Winkelbewegung zwischen dem exzentrischen Lagerkörper und dem hohlen Lager durch das zugeordnete hohle Lager abgedeckt ist_o

Die hohlen Lager sind vorzugsweise Jeweils an ihren Lagerflächen mit einer Nut versehen, die wenigstens über einen erheblichen Teil der Winkelausdehnung der Lagerfläche in die mitwirkende Bohrung in dem Exzenterkörper einmündet« Vorzugsweise erstreckt sich die Nut quer über den ersten Teil des hohlen zylindrischen Lagers, so daß die diesen Teil der Nut verlassende Flüssigkeit durcl die relative Drehbewegung eingefangen wird und zwischen den übrigen Teil des ersten Teils des hohlen zylindrischen Lagers und den Exzenterkörper tritt«

Jede Pleuelstange kann einen Teil eines aus Pleuelstange« 90 9 83 9/0586

^Bß-3 OHlGiNAL

.— 3 —

eingesetzten Zapfen -und Kolben bestehenden kombinierten Einbaus bilden_e

Es wird eine Ausführungsform der Erfindung insbesondere mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig* 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ausführungsform und

Fig· J Teildarstellungen der in den Figo 1 und 2 verwende- und 4 ten Pleuelstange und des hohlen Lagers.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere für eine Verwendung als Pumpe zur Zuführung von Flüssigkeit, geringer Schmierfähigkeit, wie z. B. öl in Wasseremulsionen, unter hohem Druck gedacht« Die Kurbelwelle 1 der Pumpe ist an beiden Enden durch Gleitlager 2 und 3 gelagert, die durch die Endwände 4 und 5 eines Kurbelgehäuses 6 aufgenommen werden. Das Kurbelgehäuse umfaßt eine mittlere Welle 7 von gleichmäßigem Durchmesser, auf der drei Exzenterlagerkörper 8, 9 und 11 durch Keile und durch eine in der Längsrichtung wirkende Spannmutter befestigt sind, die auf einem Gewindeabschnitt 13 der Welle 7 angeordnet ist· Die in der Längsrichtung wirkende pannier aft wird durch eine Zylinderhülse 14 und über Abstandskörper 15t 16, 17 und 18 auf einen erweiterten Flanschteil 19 der Welle übertragen. Die Hülse 14 bildet ein Lager der Welle zur Zusammenwirkung mit dem Lager 2, und der Flansch 19 bildet ein weiteres Lager zur Zusammenwirkung mit dem Lager 3·

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BAD ORfGiNAL

Innerhalb der Endwand 5 ist eine Zahnradpumpe 21 vorgesehen, die durch einen Ansatz 22 von der Welle 7 aus angetrieben wirdο Die Zahnradpumpe 21 zieht Flüssigkeit aus dem Kurbelgehäuse und fördert diese zu Kanälen 23 und 24 zum Eintritt in die Hauptlager 2 und 3 sowie zum Durchstrom durch Kanäle 25 innerhalb der Hülse 14 der Exzenter, des erweiterten Flanschabschnitts 19 sowie der Abstandskörper zu öffnungen 26, von denen zwei in die zylindrische Lageroberfläche jedes Exzenterlagerkorpers führen»

An dem Kurbelgehäuse sind auf entgegengesetzten Seiten der Kurbelwelle zwei Zylinderblöcke 27 und 28 befestigt« Innerhalb des Zylinderblocks 27 sind drei mit Bezug aufeinander parallele Zylinder 29, 31 und 32 angeordnet» Jeder dieser Zylinder schließt einen langen Kolben 33, 34 bzw» 35 ein» Innerhalb des Zylinderblocks 28 befinden sich drei mit Bezug aufeinander parallele Zylinder 36, 37 und 38, welche jeweils die Kolben 39» 41 und 42 enthalten. Jeder Kolben ist mit einem eingesetzten Zapfen 43, 44, 45 bzw, 46, 47 und 48 v.ersehen« Diese eingesetzten ™ Zapfen sind derart angeordnet, daß sie beträchtliche Abmessungen im Vergleich zum Querschnitt der mitwirkenden Zylinder haben und außerhalb der Zylinder angeordnet sind. Die Flüssigkeit von einem Behälter tritt durch einen Kanal 49 in das Kurbelgehäuse ein. Ein Teil der Flüssigkeit verläßt das Kurbelgehäuse durch drei parallele Kanäle 51, die sich parallel zu den Zylindern 29f 31, 32 erstrecken. Der übrige Teil der Flüssigkeit verläßt das Kurbelgehäuse durch einen weiteren Satz von drei Kanälen 52, die parallel zu den drei Zylindern 36, 37 und 38 verlaufen· Es ist

,für jeden Zylinder ein Einlaßrückschlagventil 54 sowie ein Förder-

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rückschlagventil ^ vorgesehene Die Einlaßventile werden aus den entsprechenden Kanälen 51 und 52 mit Flüssigkeit gespeiste Di^ Förderventile jedes Blockes fördern in einen Kanal 56, der sich in der Querrichtung durch die Fläche hindurcherstreckt_o Die Kanäle 56 enden an Föiferverbindungen 57c Außerhalb der Pumpe können die beiden Förderverbindungen 57 ggfso miteinander verbunden sein₀

Für jeden Kolben ist eine Pleulstange 58, 59, 61, 62, 63 bzw«, 64- vorgesehen» Von diesen Pleuelstangen werden nur die Pleuelstangen 58 und 62 ausführlich beschrieben, um die Art ihrer Zusammenwirkung mit dem Exzenterlagerkörper 8 zu erläutern» Die Anordnung der anderen beiden Paare von Pleuelstangen 59, 63 und 61, 64-auf ihren entsprechenden Exzenterlagerkörpern 9 und 11 ist die gleiche wie die Anordnung der Pleuelstangen 58 und 62 auf dem Exzenterlagerkörper 8» Die Pleuelstange 58 umfaßt ein Zapfenlager 65, das einstückig mit einem hohlen Lager 66 ausgebildet ist. Das hohle Lager 66 umfaßt ein zusammenhängendes Band, welches den Exzenterlagerkörper 8 vollständig umfaßt» Dieses Band ist auf seiner Innenseite ringsherum mit einem Lagermetall besetzte Im Bereiche des Zapfenlagers 65 schließt das hohle Lager 66 einen ersten Teil 67 ein, dessen Länge in axialer Richtung gemessen, do ho. parallel zur Drehachse der Kurbelwelle etwa drei Viertel der Axialausdehnung des Exzenterlagerkörpers 8 beträgt. Der zweite Teil,des Lagers 66, der von dem Zapfenlager 65 entfernt liegt, ist in seiner axialen Abmessung beträchtlich geringer und beträgt nur etwa ein. Viertel der axialen Länge des Exzenterlagerkörperso Der zweite Abschnitt 68 ist an einem Ende der axialen Länge des hohlen Lagers 66 angeordnet, so daß zwei gleiche Pleuelstangen zusammen an einem Exzenterlagerkörper befestigt werden können, wie

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BAD Oi

es insbesondere in der ]?ig»"1 durch die Pleuelstangen 61 und 64-an dem Exzenterlagerkörper 11 dargestellt ist_o Im einzelnen erstreckt sich der zweite Teil 68 des einen hohlen Lagers an der Seite des ersten Teils 67 des anderen hohlen Lagers, und der zweite Teil 68 des anderen hohlen Lagers erstreckt sich an der Seite des ersten Teils 67 des einen hohlen Lagers₀ Die Winkelausdehnung des ersten Teils 67 jedes Hohllagers um den Exzenterlagerkörper herum muß weniger als 180 ° betragen, um die relative Winkelbewegung aufzunehmen, die zwischen den Pleuelstangen während der Drehung der Kurbelwelle zur Hin- und Herbewegung der Kolben auftritt.

Innerhalb jedes Sxζenterlagerkörpers sind zwei Öffnungen vorgesehen, die von der Pumpe 21 mit Niederdruckflüssigkeit gespeist werden» Diese beiden Öffnungen 26 sind in der Nähe der beiden Begrenzungen der axialen Länge des Exzenterlagerkörpers angeordnet, wie es im einzelnen für den Exzenterlagerkörper 8

in Figo 1 gezeigt ist₀ Auf diese Weise ist jede öffnung 26 unterbrochen durch ein hohles Lager geschlossen»

Zur Erleichterung der Verteilung der Niederdruckflüssigkeit zwischen den Lageroberflächen und den Exzenterlagerkörpern

in

ist jedes hohle Lager 66 mit einer/zwei Abschnitten 69 und 71 gebildeten Nut versehen, wie es beispielsweise in der Figo 5 deutlicher gezeigt ist» Es sei darauf hingewiesen, daß jedes hohle Lager die in Figo 3 dargestellte Nutenanordnung einschließt» Der Nutenabschnitt 69 erstreckt sich um das Innere des zweiten Teils 68 des Lagers 66 herum, und der Nutenabschnitt 71 erstreckt sich in axialer Richtung längs des ersten Teils 67 des Lagers 66„ Die

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Anordnung des Nutenabschnitts 71 geht aus der Figo 2 deutlicher hervor«, Die Drehrichtung der Welle ist nach Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinne, und die Anordnung des Nutenabschnitts 71 ist derart, daß die von ihm herangeführte Flüssigkeit durch die Drehung des Exzenterlagerkörpers über die wirksame Lagerfläche des ersten Abschnittes 67 jedes hohlen Lagers geführt wird_o Es sind außerdem Vorkehrungen getroffen, daß während des Hubes jedes Kolbens aus der unteren Totpunktlage in die obere Totpunktlage jede Öffnung 26 mit einem Nutabschnitt 69 in Verbindung ist, wodurch während der vollständigen Bewegung des Kolbens von der unteren in die obere Totpunktlage eine ununterbrochene BsefeHHg Druckflüssigkeitszufuhr in die Nut 71 hinein stattfindet. Der Nutabschnitt 69 erstreckt sich nur teilweise um die Lagerfläche des zweiten Abschnitts 68 jedes hohlen Lagers 66 herum und ist so angeordnet, daß er nur während und kurz vor dem Druckhub des zugeordneten Kolbens, d.h. der Bewegung des Kolbens von der unteren in die obere Totpunktlage in die zugeordnete öffnung 26 hineinführt. Wenn der Kolben durch den Exzenterlagerkörper von der oberen in die untere Totpunktlage bewegt wird, dann fällt der Nutabschnitt 69 nicht mit seiner mitwirkenden Öffnung 26 zusammen, die Menge der herangeführten Druckflüssigkeit ist daher erheblich kleiner. Da bei diesem Hub die durch den Exzenter auf den Kolben ausgeübte Kraft nur sehr klein ist, tritt keine übermäßige Abnutzung auf, und es wird daher durch die Heranführung von Flüssigkeit von der Pumpe 21 eine gewisse Ersparnis erzielte

Infolge des erheblichen Druckes, der während der Bewegungen der Kolben von ihrer unteren in ihre obere Totpunktlage auf die Kolben ausgeübt wird, sind die Achsen der Zylinder versetzt, so da£.

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bad c;

sie die Drehachse der Kurbelwelle nicht überschneiden. In der Pig« 2 ist die Versetzung der Zylinder für eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinne eingerichtet, so daß die durchschnittliche Neigung der Pleuelstange zu der Kolbenachse während der Bewegung des Kolbens von der unteren in die obere Totpunktlagefeehr klein ißt. Figo 1 zeigt im einzelnen, daß für jedes Paar entgegengesetzter Kolben, beispielsweise für die Kolben 33 und 39» die Axiallänge der mitwirkenden hohlen Lager erheblich kleiner ist als die Summe ihrer maximalen Axiallängen. Dieses ist darauf zurückzuführen, daß die hohlen Lager 66 mit dem zweiten Abschnitt 68- verminderter axialer Länge versehen sind. Wenn die hohlen Lager 66 jeweils über die gesamte Lagerfläche von konstanter axialer Länge wären, dann wäre die Gesamtlänge der dargestellten Pumpe in der axialen Richtung erheblich größer ohne wirksame Erhöhung der Pumpenleistung oder der Zuverlässigkeit₀ Die gezeigte Ausführungsform ist dynamisch wirksamer ausgeglichen als eine Pumpe mit hohlen Lagern66( von konstanter axialer Länge, in dem die Achsen jedes Paares gegenüberliegender Kolben eng fluchtend und daher mit geringerer dynamischer Unausgeglichenheit arbeiten,,

Bei der beschriebenen Ausführuugsform ist jedes Zylinderpaar im wesentlichen in radialer Richtung mit Bezug auf die Achse der Kurbelwelle angeordnet, und die gesamte Axialausdehnung der hohlen Lager 66 ist gegenüber der Summe der maximalen axialen Ausdehnungen dieser Lager herabgesetzte Es ist ersichtlich, daß die Erfindung auch bei Anordnungen zur Anwendung kommen kann, bei denen mehr als zwei im wesentlichen radial angeordnete Zylinder vorhanden sind, um die Kompaktheit in der Ausführung und die Leistungsfähigkeit des Lagers im Betrieb zu erreichen. Beispielsweise können fünf

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im wesentlichen radial angeordnete Zylinder vorhanden sein, die mit einem Exzenter der Kurbelwelle zusammenarbeiten, wobei die Gesamtaxialausdehnung der hohlen Lager erheblich kleiner ist als die Summe der maximalen Axialabmessungen dieser Lagere

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BAD ORIGINAL

Claims

AO

PATBNTAN WAIT HAHBCRD SS · NKUKR WALL· 41 · FE H N H U F 3β 74 28 U N D 3Θ 41 IB

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DOWTY TECHNICAL DEVELOPMENTS LTD₀

Brockhampton Park,

BrocJthampton, Cheltenham, 18· November 1965

Gloucester (England)

Patentansprüche

Hydraulische Yerdrangungseinrichtung mit einer umlaufenden Welle, die einen exzentrischen, zylindrischen Lagerkörper aufweist, zwei Zylindern, die so angeordnet sind, daß ihre Achsen sich in verschiedenen Eichtungen von der Welle forterstrecken, einem Kolben in jedem Zylinder und einer Pleuelstange für jeden Kolben, an der ein zylindrisches hohles Lager befestigt ist, das von dem exzentrischen Lagerkörper zur Drehung aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Abschnitt (67) des hohlen Lagers (66) im Bereiche der angebauten pleuelstange (53) von erheblicher Länge in Axialrichtung parallel zur Drehachse der Welle (1) ist und ein zweiter Abschnitt (68) des zylindrischen hohlen Lagers (66) von der angebautem Pleuelstange (58) entfernt von kürzerer Ausdehnung in der axialen Richtung ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Pleuelstangen sich in verschiedenen Eichtungen von dem Exzenterlagerkörper (8) zu ihren Kolben (33» 39) erstrecken können, und der erste Abschnitt (67) eines hohlen Lagers im Bereiche des zweiten Abschnitts (6.8) des anderen hohlen Lagers (66) liegt und der erste Abschnitt des anderen 909839/05 86 . - «2--

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hohlen Lagers im Bereiche des zweiten Abschnitts des einen hohlen Lagers liegt, wodurch, die beiden Lager zwischen zwei Ebenen liegen, die sich lotrecht zu der Drehachse erstrecken und weniger als die Summe der maximalen Axialabmessungen der Lager voneinander auf Abstand gehalten sind·

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Exzenterlagerkörper (8) an solchen Punkten zwei Öffnungen (26) vorgesehen sind, daß eine öffnung ständig durch ein hohles Lager (66) und die andere Öffnung ständig durch das andere hohle Lager ^ (66) abgedeckt ist.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes hohle Lager (66) mit einer Nut (69) versehen ist, die wenigstens über einen erheblichen Teil der Winkelausdehnung des hohlen Lagers zu der mitwirkenden öffnung (26) hin geöffnet ist«.

4-0 Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (69) einen Abschnitt (71) einschließt, der sich quer über den ersten Teil (67) des hohlen zylindrischen Lagers (66) er- % streckt, so daß die aus dem Abschnitt (71) der Nut austretende Flüssigkeit durch die relative Drehbewegung mitgeführt wird, so daß sie zwischen den übrigen Teil des ersten Teiles des hohlen zylindrischen Lagers und den Exzenterkörper (8) tritt.

5· Einrichtung, die durch mehrere Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 4 gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Exzenterlagerkörper (8, 9, 11) hintereinander auf einer einzigen Welle (1) gelagert ist, die Zylinder (29, 31, 32, 36, 37, 38)

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in einem Paar von Zylinderblöcken (27t 28) gebildet sind, die mit Bezug auf die Welle (1) einander gegenüberliegen, und ein Kurbelgehäuse (6) die Welle umgibt und die Zylinderblöcke (27, 28) in ihren Arbeitsstellungen lagerte

Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch, gekennzeichnet, daß ein Einlaßrückschlagventil (54-) und ein Förderrückschlagventil (55) zur Steuerung des Flüssigkeitseintritts in jeden Zylinder (29, 31» 32, 36, 371 38) hinein und zur Förderung von Flüssigkeit aus jeden dieser Zylinder heraus vorgesehen ist, sowie eine Flüssigkeits-•intritteverbindung (49) in das Kurbelgehäuse (6) hinein und mehrere Kanäle (51 und 52), die sich aus dem Kurbelgehäuse heraus jeweils zu den Bückschlagventilen (54) erstrecken·

Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6 in Abhängigkeit von jedem der Anspruch« 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein« Zahnradpump· (21), die auf dem Kurbelgehäuse (6) angeordnet und zum Antrieb mit der Well· (1) verbunden ist, um hydraulische Flüssigkeit zu den Öffnungen (26) in den Exzenterlagerkörpern (8, 9 und 11) zur Schmierung der hohlen Lager (66) zu fördern.

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