DE1528966A1 - Als Pumpe oder Motor verwendbare hydrostatische Maschine - Google Patents

Description

Hn/Fu R.Nr» 8478 - T52B966

kilOi65

Anlage zur
patent=" unu ■
QQbrauohomuotorhilfo

ROBERT BOSCH GMBH. 7 Stuttgart W, Breitscheldstrasse 4

Als Pumpe oder Motor verwendbare hydrostatische Maschine

Die Erfindung bezieht sieh auf eine als Pumpe oder Motor verwendbare hydrostatische Maschine mit in einem Gehäuse umlaufenden, in Nuten eines Rotors gleitend gelagerten, radial beweglichen Flügeln, deren äußere Endflächen an einer zum Rotor exzentrischen Lauffläche geführt sind und deren innere Endflächen Nutenkammern absdließen, die durch einen Kanal mit dem zwischen tauffläche und Rotor liegenden Hohlraum verbunden sind,

Bei Flügelmaschinen der oben genannten Art neigen die Flügel bei
höheren Drehzahlen, größeren Drücken und Leistungen zum kurzzeitigen Abheben von der Lauffläche, wenn si© den Druckraum durchlaufen,
obwohl die bei den hohen Umlaufgeschwindigkeiten auftretenden
beträchtlichen Zentrifugalkräfte den Kontakt zwischen Flügel und
Lauffläche aufrecht zu erhalten suchen» Hebt sich ein Flügel von der

909837/062 3 BAD ORIGINAL * ² "

Robert Bosch GmbH Hn/Pu R.Nr. 8478

Stuttgart 4*10.65

Lauffläche ab, so strömt unter Druck stehendes Druckmittel in die nachfolgende Verdrängerzelle über. Der volumetrische Wirkungsgrad und der Förderdruck der Masehinqjsinkt* Darüberhinaus treten Schwingungen, Stöße und Geräusche auf, die sich auf Leistungsvermögen und Lebensdauer der Maschine nachteilig auswirken;

Es sind, ss. B. aus der Deutschen Patentschrift 386'.019* Flügeipumpen bekannt geworden, bei denen die Flügel oder die den Flügel aufnehmenden Nuten im Rotor mit einem Druckausgleichkanal versehen sind, der eine Nutenkammer unter dem Flügel mit einer Verdrängerzelle des zwischen Rotor und Lauffläche liegenden Saügraums oder Druckraums verbindet. Das kann eine vom Flügel begrenzte nachlaufende oder vorlaufende Verdrängerzelle sein. Der Druekausgleichskanal soll den an der äußeren und inneren Enflache des Flügels herrschenden Druck ausgleichen und am Flügel ein Gleichgewicht herstellen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Flügel auch solcher Pumpen bei höheren Drehzahlen in einem bestimmten Bereich Ihres Umlaufes von der Lauffläche abheben können.

Anscheinend ist bei sehr hohen Drehzahlen der Druckunterschied zwischen Verdrängerseile und Nutenkammer, wenn der Flügel in den Druckraum einläuft, zu groß, als daß in so kurzer Zeit der Druck in der Nutenkammtr auf den Druck lh der Verdrängerzelle steigen könnte. Wirbelbildung und Reibung verzögern den Druckausgleich;, Ms innere Enflache des Flügels ist dadurch geringer belastet als di@ äußere Endfläche. Hinzu kommt, daß die auf den Flügel wirkende Zentrifugalkraft beim Durchlaufen des Druckraumes teilweise aufgehoben wird durch die entgegengerichtete Beschleunigung, die der Flügel durch die exzentrische Lage der Lauffläche erhält, die ihn zunehmend nach innen drängt.

Aus einem zweiten Ausführungsbeispiel der oben genannten Patentschrift sind Flügelpumpen bekannt, bei denen die Nutenkammer durch einen Kanal mit dem Auslaß der Pumpe verbunden ist, so daß der Flügel wenn er den Saug- und Druckraum oder nur den Druckraum durchläuft,

909837/0623

' BAD ORlCIINAL

Roberfc Bosch GmbH Hn/Pu R.Nr. 8478

Stuttgart k}l0.65 .

vom Druckmittel der Nutenkammer gegen die Lauffläche gepreßt wird. Obwohl auf diese Weise ein Abheben der Flügel verhindert wird, hat sich diese Anordnung wegen des hohen Verschleißes der Lauffläche und der an ihr gleitenden Plügelkanten nicht bewährt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Flügelabstutzung zu schaffen/die den Verschleiß der Lauffläch© und der Fitigelkanten herabsetzt und den Wirkungsgrad der Pumpe verbessert.

Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Geschwindigkeit der Flügel während iftper radialen Einwärtsbewegung zu bremsen.

Eine besonders einfache und wirkungsvolle Lösung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, daß jeder Nutenkammer mindestens eine eigene Drösstivorrichtung zum Drosseln mindestens eines Teils des aus der Nutenkaramer bei der radialen Einwärtsbewegung des Flügels verdrängten Druckmittels zugeordnet ist*

Dadurch werden über die bekannten Maßnahmen zum Druckausgleich am Flügel hinaus noch die am Flügel angreifenden, stoßweis© radial nach innen wirkenden Beschleunigungskräfte so aufgefangen, so daß in jeder Phase des Umlaufs eine gerade noch die Abdichtung der Flügelkanten an der Lauffläche sicherstellende Anpreßkraft wirken kann* Dadurch werden ei« oben genannten Nachteile vermieden.

Eine besondere vorteilhafte und einfach herzustellende Weiterbildung nach der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die innere öffnung jedes Ventilrohrs von einem Flansch umg@b©n ist, der auf d©ra Grund der Nutenkammer festgehalten ist und minde^ns einen Durchbruch hat, der über einen insbesondere entlang der Nut nach außen verlaufenden Druckausgleichskanal das Innere des Ventilrohrs mit der an den Flügel grenzenden verdräiigerzelle verbindet.

BAD ORIGINAL 90 9 837/062 3

Robert Bosch GmbH Hn/Pu R.Nr. 8478

Stuttgart 4.10.65

Dadurch herrscht an d©s* inneren Endfläche d@r Flügel der gleiche Druck wie an.der- Süßeren Endfläche, so daß die auf den Flügel in radialer Richtung nach innen wirkenden, das Abheben der Flügel von der Lauffläche bewirkenden Besehleunigtmgskräffce beim Einwärtshüb durch den Widerstand des in der Saokboteung eingeschlossenen und durch den Ringspali zwischen VentiXrohr und der Flügelbohrung gehemmten Druckmittels beherrscht werden können. Darüberhinaus erzeugt das in der Sackbohrung eingeschlossene Druckmittel einen Gegendruck-, der beim Eintritt des Flügels in te Druckraiim den Druckunterschied zwischen Druekraura und Nutenkararaer ausgleicht. Durch Abstimmen der Ringspaltbreifee, des Raumes über dem Ventilrohr und durch die Anzahl der Ventilrohre lassen sich ausreichende Drucksteigerungen unterhalb des Flügels erreichen, die Flügelkante und Lauffläche noch nicht schädigen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen!

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Flügelpumpe der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht nach II-II der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist mit 11 ein Gehäuse einer als Pumpe oder Motor verwendbaren Arbeitseinheit - im nachfolgenden Pumpe genannt - bf~ zeichnet, in dem eine Antriebswelle 12 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 12 wird durch eine nicht dargestellte -Brehnkraf tmasohine oder durch einen Elektromotor entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben. Auf der Antriebswelle 12 ist ein Rotor 13"befestigt, in dem radiale Nuten IH zum'Aufnehmen.-der Flügel 15. eingearbeitet sind. Der Rotor 13 1st in einer Gehäusebotoung 16 aufgenommen, deren Aehß« versetzt zur Achse des Rotors 13 liegt, so daß zwischen der Wand der Gehäusebohrimg l6 und dem Rotor I3 ein e-lchelfürmlger'-Arbeitsraum 17 entsteht« B& Wand-der Gehäuse bohrung 3.6 dient den Flügeln a Xe Lauffläche 18. Bei der angegebenen Brehriehtung ist a@r -aunehmiiidfi Teil des sichelförmigen Arbeitsraumes-- 17 ßiß 8mipjmm\ 20, -in-den ein Einlaß 21 der Pumpe mündet, und der abnehmende; Töl-I- ein Druekraum 29., von dem ein Auslaß S3 der Puiiipf? fortführt.

90983770623 "³

Robert Bosch GmbH Hn/Pu R.Nxo

Stuttgart 4.10.65 '

Der in der Nut 14 gleitende Flügel 15 wird in radialer Richtung* nach außen von einer zur Flügelkante 24 ansteigenden, äußeren Endfläche 25 und nach innen von einer inneren Endflach© 26 begrenzt, Die Flügelkante 24 gleitet auf der Lauf fläch« .18. Die innsr© Endfläche 26 schließt di® Nutenkammer 30 zum Arbeitsraum .17 hin ab und hat symmetrisch zur Mitte des Flügels zwei" Sackbohrungfön 3I, In jeder Sackbohrung3I gleitet ein Ventilrohr.52. Ein Ringspalt 33 zwischen Sackbohrung 31 und Ventilröhr 32 bildet eine Drossel 34, Die obere öffnung 35 des Ventilrohrs ist-.von. einem Ventilsitz 36 umschlossen. Der'ventilsitz 36 trägt ©in kugelförmiges Sehließglied-37» das durch ©ine vorgespannte, am .Bohrungsboden 38 abgestüte2 te. Feder 39 auf dsm Ventilsitz 36.-gehalten ist und di® Saekbohrung zum Inneren des venfcllrohrs hin abschließt» Die ur^re - ftf f tjung 40 das Venbll^ohrs ist von einem Flansch 4l umgeben, der mehrere" DurchbrUohe. 42 hat„Der Plansch 41 ist in Aussparungen 43, 44 am'Nutengrund form= schlüssig gehalten. In einer der iiu^enwän.de 45 ■ sind' zwei Druökäus-■glelehkmnäle 46 eingearbeitet,.die bis zum Nutsngrund"führen und tine def Vsrdrängerzellan 47 mit ύ®τ Mut©nkamm©2° 30 und übsr dii Durchbi'üehe 42 mit dem Rohr inner en d©s Ventilrohrs verbinden. Der 'Querschnitt der Druckausglei, chkanäl© 46'ist so bemessen, daß während des Drucktnittelaus tausche s zwischen einer Nu teilkammer und einer ver-"dfähgerzell©" dort k@in w©s®ntlichei? Durchflußwiderstanü auftritt.'"

Arbeitet di® Arbeitseinheit als Pump®, so dreht sieh der Rotor entgegen d©m Uhrzeigersinn, und die Flügel 15 durchlaufen, von der Zentrifugalkraft gegen dl© Lauffläche 18 gedrückt, den sichelförmigen Arbeitsraum 17. Durch di® exzentrische Lage der Achse des Rotors zur Achse der Gehäusebohrung 16 nimmt, auf der rechten Seite (nach Fig. 1) das Volumen einer von Flügeln 15-■ begrenaten- Verdrängerze lie 47 bei radialer Auswärtsbewegung des Flügels zu, wodurch üb©r ami ■ Einlft-ß^l der Pumpe Druckmittel angesaugt wird;. bei radialer Einwärtsbewegung'-des FlUgels'15 auf der-'linken Selte(hach Fig. i.5vjii»d ®s aus der V©rdrängerg©lle 47 in den Auslaß deip Pump® mit erhetoliehfcr Drückzunahme hinausgedrückt. Während des» Flügel 15 den Baugraum durchläuft, steigt er somit aus der Nutenkammer 30 und saugt - da

■ ■'■.■ · - ■ .■ ■: ' ■■■■- β -

909 837/0 62 3 BAD ORIGINAL

Robert Bosch .GmbH ' Hn/Pu R.Nr. S478

Stuttgart; ' 4.10.65

jede Nutenkammtr 30 über zw@i Druckausgl©iohkanäle ^6 rait einer VerdrängerasII© k'f"kommuniziert; - Druckmittel aus der.'.verdränger-"'. zelie 4.7 in dl® Nutenkanuner 30. Gleichzeitig entsteht in der Sack» "bohrung 31 d©s Flügels Oberhalb des Schließgiisa 37 Hin Unterdruck de? das Sehlisßglied vom Ventilsitz 36 hebt, so daß Druckmittel ,.'... von der -Nutenkaiwmer 30 über das Rohrinnere in die Sa«lcbohrung 31

Erreichen dl§· Flügel dl# Stelle .Ewisehen Saug= und Druckraum, an "der al? siüh ihr® Bew^gungsriehtung unik©.h.)?t_Ä so. ändert sißh -die radial a Lag© das Flügels kurze Zeit nieh-fe mehr und dia- Fed®?? 39 drüökfc das Schließglie'd 37 auf den Ventilsitz 36. Damit ist das llohrlnnere d©s ■Ventilrohrs 32 gesperrt.

■Läuft nun dar Flügel In den Druekraum 22 ein, so kommr die Laufflächt 18 u/um Rotor 13 näher, drängt den FiUgei 15 in radialer Rloatung nach innen^ verdrängt Drucktni'etel aus der Nutenkamrasr 30 Üb^v di& DruGkausgltiohiJkaiiäl© 46 in die'Verdrängerseile 47, das Ventilrohr32 taucht tief©!⁵ in die Saekbohrung 31 ein, un^das in- IhP eingäsühiLos-s®.n© Druckmittel wird durch den engen Ringspalt 33 '"gedrückfc. Dev» Ring« spalt 33 staub-dae.'Druckmittel'in der Saokbohrung 31? .'damit steigt uBv Drucks und dia Druckkräfte drücken den Flügel 15»yolangö er sieh■ ©inwärts bewegt,-gg gen. di® Lauf fläch© 18, Das gesfrtut® Druekmitf-el in der ■ Sackbohrung 31 wirkt somit b©i radialer Elnwäi'fcsbew^gung' d©r Flügel der nach innen wirkenden Beschleunigung entgegen. - Der Druckstau dämpft auch den auf den'Flügel ein>Jirk©nd©n Stoß, der ta der verdränger· ..zeile 47 entsteht,- wenn der nachfolgende Flügel In den- Druekraura ©intritt· und plötzlich eine druokbe lastete Verdrängerze lie entstanden 1ε; Ij, die den vorlaufenden Flügel von der äußeren Endfläche her schlagartig radial nach innen belastet. Ein Abheben der Flügel von der Lauffläche wird auch verhindert-bei-DruekstSßen, di© vom Vörbraueher her über den Auslaß der'Puin'pe'-in'den'Druekraum^indriiigen..

·- 7 -909837/0623 : _{BAD 0R:G1NAL}

Büseh GmbH Hn/Fu E.iir. 8^78

Stuttgart 4.10.65

Statt dös iiing-spaltes 3p körnten auch ander® Drosseln, a. B. Drossel schlitz© am Ventilsitz oder Brosse!bohrungen im Sohließglied 57 V©r-» Wendung finden« Es ißt auch denkbar, daß mit Tellerfeder», versehene
Stößdäiiipf@rv©ntii@'eingesetzt werden.« da diese Ventile besonders
geräiischanii sind unä wenig Platz benötigen*

909837/062 3

Claims (4)

1. Robert Bosch GmbH Hn/Fu R.Nr.8478

   Stuttgart ,. 4.IO.65

   Ansprüchet

   Als Pumpe oder Motor verwendbare hydrostatische Maschine mit in einem Gehäuse umlaufenden, in Nuten eines Rotors gleitend gelagerten, radial beweglichen Flügeln, deren äußere Endflächen an einer zum Rotor exzentrischen Lauffläche geführt sind und deren innere Endflächen Nutenkammern abschließen, die durch einen Kanal mit dem zwischen Lauffläche und Rotor liegenden Hohlraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nutenkammer (50) mindestens eine eigene Drosselvorrichtung (54) zum Drosseln mindestens eines Teils des aus der Nutenkammer (50) bei der radialen Einwärtsbewegung des Flügels (15) verdrängten Druckmitteis zugeordnet ist.
2. 2. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die inner© Endfläche (26) der Flügel mit mindestens einer Sackbohrung (31} versehen ist, in die mit Spiel ein nach innen abgestutztes Ventilrohr (52) hineinragt, das mit der Bohrungs· wand einen Ringspalt (25) der Drosselvorrichtung (54) bildet, auf dessen oberer öffnung (55) ein durch eine Feder (59) belastetes Schließglied (57) ruht.

   909837/062 3

   IAD

   Robert Bosch GmbH Hn/Fu R.Nr. 8478

   Stuttgart 4.10.65
3. 3. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß die innere öffnung (4o) jedes Ventilrohrs (32) von einem Plansch (41) umgeben ist, der auf dem Grund der Nutenkammer (30) festgehalten ist und minde^ns einen Durehbruch (42) hat, der über einen insbesondere entlang der Nut (l4) nach außen verlaufenden DruckaUsgleichskanal (46) das Innere des Ventilrohrs (32)mit der an den Flügel (15) grenzenden Verdrängerzelle (47) verbindet.
4. 4. Hydrostatische Maschinemeh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Nutengrund in die Nutenwände (45) Aussparungen (43,44) eingearbeitet sind, in denen die Plansche (4l) gehalten sind.

   BAD ORIGINAL

   9 098 3 7/0 62 3

   Lee rs e i. f e.