DE1653436A1

DE1653436A1 - Hydraulische Maschine

Info

Publication number: DE1653436A1
Application number: DE1966G0046588
Authority: DE
Inventors: Franzisque Bastard; Gunsett Charles C
Original assignee: GUNSETT CHARLES C
Current assignee: GUNSETT CHARLES C
Priority date: 1965-04-13
Filing date: 1966-04-13
Publication date: 1971-05-19
Also published as: CH447821A; BE678529A

Description

C. Gunsett, Neuilly-sur-Seine Franzisque Bastard, Montesson

Hydraulische Maschine

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine, die als Motor, Pumpe oder Kompressor verwendet werden kann und insbesondere hydraulische Maschinen mit mehreren Zylindern in Sternanordnung.

Bei derartigen Maschinen erfolgt die Kraftübertragung von den sich geradlinig in den Zylindern bewegenden Kolben auf die Kurbelwelle mit Hilfe von Pleuelstangen. Bei den herkömmlichen Maschinen ist der Pleuelstangenfuß mit dem

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Kolben über ein Kugelgelenk verbunden, wobei die am Pleuelstangenfuß angebrachte Kugel auf einem ringförmigen über eine Halterung am Kolben befestigten Lagerring aufliegt. Diese Vorrichtung ist ungenügend, denn hierbei kommt es häufig vor, daß die Kugel infolge erhöhter Krafteinwirkung aus ihrem Lager springt, wodurch im allgemeinen ein Bruch oder Halterung verursacht wird.

Außerdem besteht bei den herkömmlichen Maschinen der Pleuelstangenkopf aus einem zylindrischen Lagerschalenteil, der auf der Außenfläche des Kurbelzapfens aufliegt und von zwei am Kurbelzapfen befestigten und mit einem, ringförmigen Vorsprung versehenen Ringen festgehalten wird.

Auch diese Vorrichtung besitzt zahlreiche Nachteile: da die Gröe der Oberfläche des zylindrischen Pleuelstangenkopfes beschränkt ist, ist man gezwungen, den Durchmesser des Kurbelzapfens zu vergrößern, um eine möglichst große Berührungsfläche zwischen Pleuelstangenkopf und Kurbelzapfen zu erreichen

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und um dadurch die pro cm auf den Kurbelzapfen wirkende Last in zulässigen Grenzen zu halten; dies bringt eine Vergrößerung der Maschine mit sich, ohne daß vermieden wird, daß es infolge erhöhter Belastungen und zu starker Neigung der Pleuelstange zu Blockierungen kommt. Außerdem erfordert die Reibung zwischen den Pleuelstangenköpfen und dem Pleuelzapfen eine Druckschmierung, wodurch der mechanische Wirkungsgrad unzureichend wird.

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Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen; sie stellt eine verbesserte hydraulische Maschine dar, die aus mehreren Zylindern in Sternanordnung, in denen sich Kolben bewegen, aus einer Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen und aus Pleuelstangen, welche die einzelnen Kolben mit diesem Kurbelzapfen verbinden, besteht und dadurch gekennzeichnet ist, daß jede Pleuelstange einen Pleuelstangenkopf in Form eines Zylinderausschnittes besitzt, der auf einem zylindrischen Bing aufliegt, welcher über Wälzlagerelemente wie Nadeln, Kugeln und dergleichen auf dem Kurbelzapfen konzentrisch montiert ist.

Somit wird jegliche Reibung vermieden, indem sie durch reibungslose Hollbewegung ersetzt wird.

Ein anderes Kennzeichen besteht darin, daß jede Pleuelstange in einem Kolben mittels eines zylindrischen Pleuelstangenfußes, der in einer senkrecht zur Kolbenachse im Kolben vorgesehenen Bohrung gelagert ist, drehbar angebracht ist und daß der Kolben außerdem eine Aussparung aufweist, die von der genannten Bohrung ausgesetzt und sich gegen das dem Kurbelzapfen nächstllegende Kolbenende zu erweitert und deren kleinste Breite geringer als der Durchmesser des Pleuelstangenfußes ist.

Weitere Merkmale sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen.

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Auf der beiliegenden Zeichnung, auf der die Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist, zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt 1-1 gemäß Fig. 2 durch die

Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt 2-2 gemäß Fig. 1 und Fig. 3 ein Fig. 2 entsprechender Schnitt durch eine

zweite Ausführungsart.

Gemäß der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsart enthält eine hydraulische Maschine nach der Erfindung fünf Zylinder 1 in Sternanordnung. Diese Zylinder befinden sich in einem Zylinderblock 2 und können mit Laufbuchsen versehen sein. Am oberen Ende ist jeder Zylinder mit einem Zylinderkopf 3, der mit einer Dichtung ^J- abgedichtet ist, abgedeckt. In jedem Zylinder befindet sich ein Kolben 5 mit Kolbenringen 6. Jeder Kolben Weist eine quer zur Kolbenlängsachse angeordnete Bohrung 7 und eine Aussparung 8 auf, die von dieser Bohrung ausgeht und sich auf das der Kurbelwelle 9 nächstliegende Kolbenende zu ausweitet.

Diese Kurbelwelle besitzt einen Kurbelzapfen 10, auf dem über Nadeln 12 ein Kugellagerstahlring 11 sitzt.

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Zwischen jedem Kolben und dem Ring 11 befindet sich eine Pleuelstange 13, die mittels eines in der Bohrung 7 gelagerten zylindrischen Pleuelstangenfußes I^ an dem Kolben drehbar angebracht ist; die Pleuelstange 13 liegt mittels eines Pleuelstangenkopfes 15, der die Form eines Zylinderausschnittes hat, auf dem Ring 11 auf.

Die Pleuelstangen werden durch zwei auf dem Kurbelzapfen sitzende Ringe 16 mit ringförmigen Vorsprüngen 17 (Fig. 2) festgehalten. Die Kurbelwelle 9 ist in dem Zylinderblock mittels Kegelrollenlager 18, 19 gelagert.

Die Maschine enthält außerdem eine Steuerungsvorrichtung, die aus einer feststehenden Scheibe 20, die mit Bohrungen 21, welche in die im Zylinderblock vorgesehenen Kanäle 22 einmünden, ausgestattet ist. Diese Kanäle 22 münden ihrerseits in die Zylinder. Neben der feststehenden Scheibe 20 besitzt die Steuerungsvorrichtung einen Verteiler 23, der von der Kurbelwelle 9 über ein Kraftübertragungselement Zk, welches in einem Bronzering drehbar gelagert ist, in Drehbewegung versetzt wird.

Der Verteiler 23 wird von einer Blattfeder 26 ständig gegen die feststehende Scheibe 20 gedrückt, wobei zwischen der Feder und dem Verteiler ein Axialkugellager 27 sitzt.

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Der Motorblock ist mit Planschen 28^a, 28^b, 29 abgeschlossen und durch Dichtungen 30, 31, 32 und 33, 3*f, 35 abgedichtet.

Der Verteiler 23 ist mit Kanälen 36, 37 versehen, welche über Kanäle 38, 39, die sich im Plansch 28 bzw. im Zylinderblock befinden, mit einem äußeren hydraulischen Flüssigkeitskreislauf auf eine nicht dargestellte Weise in Verbindung stehen. Mindestens ein Kanal 40 mit geringem Durchmesser dient zur Schmierung der Berührungsflächen des feststehenden Teils 20 und des beweglichen Teils 23 der Steuerungseinrichtung.

Soll die Maschine als Motor arbeiten, so kann die Zuleitung der hydraulischen Flüssigkeit entweder über den Kanal 38 oder über den Kanal 39 erfolgen, je nachdem in welchem Sinn sich die Kurbelwelle drehen soll, wobei jeweils der andere Kanal als Austrittskanal dient.

Diese hydraulische Flüssigkeit - im allgemeinen Öl dringt in geringen Mengen durch die Zwis-chenräume zwischen Zylinder und Kolben und in der Steuerungsvorrichtung ins Zentrum des Motors. Dieses Öl dient zur Schmierung der gesamten Mechanik. Dabei entsteht in dem vom Zylinderblock und dem Plansch 28 gebildeten Kurbelgehäuse ein Druck von ungefähr 2 kg/cm².

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Diese Selbstschmierung unter geringem Druck erlaubt eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrades der Maschine, da die hierbei der Hochdruckflüssigkeit entnommene Energie geringer als in den herkömmlichen Maschinen ist.

Der Arbeitszyklus dieser Maschine ist bekannt und bedarf keiner detaillierten Beschreibung. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht in der Verbesserung der Kraftübertragungselemente zwischen den Kolben und der Kurbelwelle dadurch, daß der Pleuel st aijpnfuß 1Λ ohne ein zur Befestigung dienendes Verbindungselement direkt im Kolben 5 befestigt ist, ist jede Bruchgefahr beseitigt. Weiterhin ist die Reibung an der Lagerfläche des Pleuelstangenkopfes durch eine reibungslose Rollbewegung von Nadeln 12 auf dem Kurbelzapfen 10 und auf dem Hing 11 ersetzt. Infolgedessen benötigt die Vorrichtung keine brüchigen Lagermetallteile und hält somit größeren

Belastungen pro cm stand, so daß der Druck der hydraulischen Flüssigkeit bis auf ungefähr ^50 kg/cm erhöht werden kann.

Außerdem wird bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Neigung der Pleuelstange nicht stärker als 12°, so daß keine schädlichen Querkräfte, die im Kolben durch zu starke Neigung der Pleuelstange gegen die Zylinderachse verursacht werden, entstehen können.

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Weiterhin erlaubt die Vorrichtung nach der Erfindung auch eine Verringerung des Durchmessers des Kurbelzapfens; dies erlaubt die Ausführung von Motoren, Pumpen oder Kompressoren mit kleinen äußeren Abmessungen.

Der Verteiler 23 ist so ausgebildet, daß die radiale Oberfläche der Seite 23 und die der Schulterseite 23 gleichgroß sind. Dadurch ist der zusätzliche, von der Flüssigkeit ausgeübte Druck, der den Verteiler gegen die feststehende Scheibe 20 drückt, der gleiche, ob nun die Flüssigkeit durch den Kanal 38 oder den Kanal 39 zuströmt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsart der Maschine

nach der Erfindung. In diesem Fall besitzt die Maschine zwei

a b
Reihen von Zylindern 1,1, die auf der Längsachse X-X des Motors gegeneinander versetzt sind, wobei die Zylinder jeder Reihe gegen die Zylinder der anderen Reihe radial verschoben sind.

Die beiden entsprechenden Pleuelstangenreihen 13^a, 13^b sitzen in der oben beschriebenen Weise auf einem gemeinsamen Kurbelzapfen 10^a und werden mit Hilfe von zwei einfachen Ringen 16 und einem Ring 16 mit zwei ringförmigen Vorsprüngen 17 festgehalten.

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Der feststehende Teil 20^a der Steuerungsvorrichtung

a b enthält zwei Reihen von Kanälen 21 , 21 und der Zylinder-

a b block besitzt ebenfalls entsprechende Kanäle 22 , 22 .

Dadurch, daß die zwei Zylinderreihen auf der Motorachse gegeneinander versetzt sind, wird im Gegensatz zur herkömmlichen Zylinderanordnung in einer einzigen raüalen Ebene bei gleicher Gesamtzahl von Zylindern eine größere Lagerflache jedes Pleuelstangenkopfes erzielt.

Dadurch, daß alle Pleuelstangen auf einem einzigen Kurbelzapfen sitzen, werden geringere äußere Abmessungen erreicht und es ergibt sich die Möglichkeit, für beide Zylinderreihen einen einzigen Verteiler 20^a, 23° zu verwenden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hier nur beispielsweise dargestellten und beschriebenen Ausführungsarten beschränkt. Insbesondere kann in einer hydraulischen Maschine nach der Erfindung, welche als Motor, Pumpe oder Kompressor arbeiten kann, anstelle des hier dargestellten und beschriebenen Verteilers ein anderer, beispielsweise ein zylindrischer Verteiler, verwendet werden.

Außerdem kann der Zylinderblock, der in der vorhergehenden Beschreibung aus einem Stück besteht, mit herausnehmbaren Laufbuchsen versehen sein,

Patentansprüche 109821/0202 ——————

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Claims

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Patentansprüche

IJ Hydraulische Maschine, die als Motor, Pumpe oder Kompressor arbeiten kann und aus mehreren Zylindern in Sternanordnung, in welchen sich Kolben bewegen, aus einer Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen und aus Pleuelstangen, die jeden Kolben mit diesem Kurbelzapfen verbinden, besteht, dadurch ge kennzeichnet , daß jede Pleuelstange (13, 13a_t 13b) einen Pleuelstangenkopf (15) in Form eines Zylinderausschnittes besitzt, der auf einem zylindrischen Ring (11) aufliegt, welcher über Wälzlagerelemente wie Nadeln (12), Kugeln und dergleichen auf dem Kurbelzapfen (10, 10a) konzentrisch montiert ist.
2. Hydraulische Maschine nach Anspruch I₁ dadurch ge kennzeichnet , daß jede Pleuelstange (13, 13a, 13b) an einem Kolben (5) mittels eines zylindrischen Pleuelstangenfußes (Ik) _t der in einer entsprechenden, quer zur Kolbenlängsachse im Kolben (5) vorgesehenen Bohrung (7) gelagert ist, drehbar angebracht ist und daß der Kolben außerdem eine Aussparung (8) aufweist, die von der genannten Bohrung (7) ausgeht und sich gegen das dem Kurbelzapfen (10, 10a) nächstliegende Kolbenende zu erweitert und deren Kleinste Breite geringer als der Durchmesser des Pleuelscangenfußes (14) ist.

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3. Hydraulische Haschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Steuervorrichtung enthält, die aus einem feststehenden mit Kanälen (22), welche mit ihrem oberen Ende jeweils mit einem Zylinder (1) in Verbindung stehen, versehenen Teil (20) und aus einem von der Kurbelwelle in Drehbewegung versetzten Verteiler (23, 23c), welcher zwei Kanäle (36, 37), die an einen äußeren Flüssigkeitskreislauf anschließbar sind und je nach der Weise des Anschlusses - als Eintritts- oder als Austrittskanal verwendbar sind und deren Abstand von der Rotationsachse so gewählt ist, daß sie während der Drehbewegung des Verteilers (23, 23c) um diese Achse in aufeinanderfolgender Weise in die im feststehenden Teil befindliche Kanäle einmünden, enthält, bestehen.
^. Hydraulische Maschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der bewegliche Verteiler (23,23c) mittels einer Feder (26), die zwischen einem feststehenden Teil (29) der Maschine und einem am Verteiler anliegenden Axialkugellager (27) oder -nadellager angebracht ist, gegen den feststehenden Teil der Steuerungsvorrichtung gedrückt wird.
5. Hydraulische Maschine nach einem der Ansprüche 3 oder ^, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler (23, 23c) eine radiale Seite (23a) und eine radiale Schulter-

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seite (23b) von gleich großer Oberfläche besitzt, die mit
der hydraulischen Flüssigkeit in Berührung stehen.
6. Hydraulische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie zwei Reihen von Zylindern
(la, Ib), die auf der Längsachse (X-X) einer Kurbelwelle gegeneinander versetzt sind, wobei die Zylinder (la) jeder Reihe gegen die Zylinder (Ib) der anderen Reihe radial verschoben sind, und daß die Kurbelwelle mit einem einzigen Kurbelzapfen (10a) versehen ist, auf den die den zwei Zylinderreihen entsprechenden Pleuelstangen (13a, 13b) einwirken, und einen einzigen Verteiler (20a, 23c) besitzt.

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