DE1950253A1

DE1950253A1 - Hydrostatisch entlastete Steuerung mit geringem Durchflusswiderstand

Info

Publication number: DE1950253A1
Application number: DE19691950253
Authority: DE
Inventors: Ingo Dipl-Ing Friedrichs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1969-10-06
Publication date: 1971-04-22
Also published as: FR2065035A5; IT951654B; CA933037A; US3707169A; JPS5142775B1

Description

170270

Hydrostatisch entlastete Steuerung mit geringem Durchflußwiderstand.

Die Erfindung betrifft eine hydrostatisch entlastete.Steuerung mit einer Steuerscheibe geringen Durchflußwiderstandes, insbesondere für Hydraulikmaschinen.

Es ist Ziel der Erfindung, eine Steuerung zu schaffen, deren Durchflußwiderstände möglichst gering sind. Ferner ist es Ziel der Erfindung, zu erreichen, daß Steuerungen auch nach langer Betriebszeit und bei unterschiedlichen !Temperaturen mit möglichst engen Dichtspalten arbeiten, um die Leckverluste niedrig zu halten. Andererseits sollen minimale Reibmomente auftreten, um hohe Anfahrwirkungsgrade zu gewährleisten und die Wärmeentwicklung einzuschränken.

Es ist bekannt, in Hydraulikmaschinen zentrisch laufende Steuerschieber öder ExzenterSteuerungen einzusetzen; diese geben jedoch nicht, im erforderlichen Maße die Strömungsquerschnitte frei und bewirken einen relativ hohen Durchflußwiderstand₀

Es ist bekannt, durch Einengung der Fertigungstoleranzen oder Einsatz von Beilagacheiben die Dichtspalte minimal zu halten; durch Verschleiß und Temperaturunterschiede sind die ursprünglichen Werte jedoch einer nachteiligen Veränderung unterworfen. Es sind auch Drehschieber mit Kolbenringen bekannt; solche Drehschieber dichten bei den Kolbenringen gut ab, lassen jedoch zwischen den Umsteuer- bzw. Entlastungsnieren einen beträchtlichen Leckölstrom durch und erzeugen ein relativ hohes Festbrememoment, bedingt durch das Abdichtprinzip der Kolbenringe. Ferner ist bekannt, einen axial wirkenden, zentrisch laufenden Steuerschieber durch ein zentrisches Anpreßsystem abzudichten; · dabei wird jedoch die drucklose Seite des Steuerschiebers funktionsbedingt mit hoher Kraft angepreßt, wobei wiederum ein relativ hohes Festbrerosmoment auftritt. Es sind Exzentersteu-

109817/0800

erungen bekannt, die man zum Zwecke eines selbsttätigen Dichtungaspaltausgleiches teilen kann? solche Exzentersteuerungen haben Jedoch den Nachteil eines hohen Strömungswiderstandes und auf Grund ihres konstruktiven Aufbaues eine gewisse Funktionsun8icherheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die steuerungsbedingten Strömungswiderstände zu verringern. Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zu Grunde, eine Steuerung zu schaffen, bei der nur eine zur Abdichtung erforderliche Anpreßkraft auf die Steuerscheibe wirkt und bei der unabhängig von Fertigungstole-" ranzen, Arbeitsdrücken, Verschleiß und Temperaturunterschieden die Dichtspalte auf den gewünschten minimalen V/erten gehalten werden.

Erfindungsgemäß ist eine außermittige Steuerniere der Steuerscheibe über einen Verbindungskanal mit einem exzentrisch angeordneten Umlenkkanal verbunden, der mit einer zentriachen Zu- bzw. Abflußbohrung in Verbindung steht} als Erfolg dessen werden große Querschnitte mit geringen Durchflußwiderständen an und in der Steuerung frelo

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sitzt der dem Spaltausgleich dienende Teil einer Druckscheibe exzentrisch auf der Steuerseheibe. Dadurch strömt das Druckmedium axial in die öffnung der Druckscheibe, wird umgelenkt und durch einen Verbindungekanal in die der Öffnung der Druckacheibe zugehörige Steuerniere und von dort in die Zylinderkanäle geleitet. Als Erfolg dessen wird die Steuerscheibe so an die Steuerfläche gepreßt, daß die druckscheibenseitig an der Steuerscheibe angreifende Kraft etwas größer iat als die von der Druckniere der Steuerscheibe herrührende Kraft und beide Kraftwirkungslinien in wesentlichen zusammenfallen·

109817/0800

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung befindet sich zwischen Steuerscheibe und Druckscheibe ein Druckring, der bei wechselseitiger Druckbeaufschlagung für zusätzliches Anpressen von Steuerscheibe und Druckscheibe an die Gleitflächen sorgt. Dieser Druckring kann in weiterer Modifikation der Erfindung durch eine elastische Dichtung ersetzt werden. Verzichtet man auf das zusätzliche Anpressen, so ist es erfindungsgemäß auch möglich, Steuerscheibe und Druckscheibe direkt gegeneinander abzudichten.

Um die Dichtung(en) zwischen Steuerscheibe und Druckscheibe zu statischen Dichtungen zu machen, ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die Druckscheibe auf der Steuerscheibe verdrehsicher, jedoch axial verschiebbar anzubringen. Dieses kann beispielsweise durch einen Stift oder durch Zentrierung an einem Bund, dessen Mittenlinie von der Mittenlinie der Druckscheibenöffnung abweicht, geschehen; auch ist es möirlich, die Druckscheibe mittels eines Zapfens festzuhalten, welcher aus der Steuerscheibe herausragt.

Die mit der j-r "indung erzielbaren Vorteile bestehen inabesondere in geringen Leckverlusten, hohen Anfahrwirkungsgraden, geringer Wärmeentwicklung und geringen Stromungswiderständen.

Ein Ausführun.^sbeispiel der Krfindun^ ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Pig. 1 den steuerseiti^en Teil eines Hydromotors mit schematisiert eingezeichneter Steuerung; Pig. 2 feine dicht spott - Korn pen tier te Steuerung

in zusammengebautem Zustand mit ansicht von rechts und links; Ausführung mit Druckring und Festhaltebund} Pⁿig. 3 eint üicht'spuLt - Kempens torte ^c>U<ü<irunQ_l

Ausführung mit als Druckring wirkendem Dichtring und Feüthaltestift;
4 eiru- dicht >pci(t - Kctnpiiniai'tfi-fc Vtt/j'irurK/.

Ausführung ohne I'ruckrin«, jedoch mit Feathaltestift»

1 0 9 8 1 7 /0 B U 0 BAD ORiGiNAL

Fig. 1 zeigt den eteuerseitigen Teil eines Hydromotors bekannter Ausführung» z.B. in Radialkolbenbauweise mit Steuerung 17°

Das Druckmedium tritt beispielsweise durch den Einlaß 1 in den Hydromotor, gelangt über den Umlenkkanal 2 und den Verbindungskanal 18 der Steuerung 17 in deren Steuerniere 19» wo es in den Zylinderkanal 3 gesteuert wird. Nachdem das Druckmedium seine Energie über Kolben o.ä» an die Kurbelwelle 16 abgegeben hat, strömt es durch den Zylinderkanal 3a zurück zur Steuerung 17, und zwar zunächst in deren Steuerniere 19a, dann durch eine Ausdrehung 4 oder Bohrungen in den Ringkanal 20 und in den Äuslaß 5 des Hydromotors. Der Durchfluß kann selbstveratändlich auch in umgekehrter Richtung erfolgen»

1&
Fig. 2 ^reine dichi&polt - kompensierte Sft?ut?rting₍.und zwar: Fig. 2b einen Längsschnitt,

Fig. 2a Sicht von rechts auf den Längsschnitt nach Fip. 2b, Fig. 2c Sicht von links auf den Längsschnitt nach Fip. 2b_o

In die Steuerscheibe 7 ist eine Buchse 10 mit Innenvierkänt verdrehfest eingesetzt, in den die Kurbelwelle greift. Die Kurbelwelle und die Steuerscheibe 7 laufen somit mit gleicher Drehzahl. Auf dem Exzenter 21 der Steuerscheibe 7 sitzt ein . Druckring 9» der gegenüber der Steuerscheibe 7 mittels Dichtung 13 abgedichtet ist und axial verschoben werden kann.. Auf dem Druckring 9 zentriert sich die Druckscheibe 8, welche gegenüber Druckring 9 und damit gegenüber Steuerscheibe 7 axial verschiebbar ist. Druckscheibe 8 und Druckring 9 sind mittels einer Dichtung 12 gegeneinander abgedichtet. Die Steuerscheibe 7 und die Druckscheibe 8 stehen unter der »»irkung einer oder mehrerer Druckfedern 11. Eine Sicherung gegen Verdrehen der Druckscheibe 8 erfolgt durch Zentrieren am Bund 15 der Steuerscheibe_o

1098 1 7 /06UO

BADORfGlNAL

1960253

Die Wirkungsweise der Steuerung ist folgendes Im drucklosen Zustand des Arbeitsmediums werden Steuerscheibe 7 und Druckscheibe 8 durch die Federn 11 dichtend auseinandergepreßt φ Somit besteht praktisch keine Verbindung zwischen Einlaß 1,- Auslaß 5 und Kurbelraum 22 (Fig. 1), da sich die Gleitfläche 14 der Steuerscheibe an die Steuerfläche 23 des Hydromotors, und die Gleitfläche Ha an den Abschlußdeckel 24 anlegt. Wird Einlaß mit Drucköl beaufschlagt, so werden Steuerscheibe 7 und Druckscheibe 8 zusätzlich durch hydrostatischen Druck auseinandergepreßt, wodurch sich die Dichtwirkung verstärkt» Mittels· Druckring 9 wird die Dichtwirkung weiter verstärkt.

Wird Auslaß 5 mit Drucköl beaufschlagt j so tritt die gleiche Wirkung ein<> Während bei Druckbeaufschlagung von Einlaß 1 die Druckscheibe 8 einem Gleitschuh vergleichbar ist, kann man sie bei Druckbeaufschlagung von Auslaß 5 mit einem inversen, d.iw von außen beaufschlagten Gleitschuh vergleichen.

Die Steuerung kann nun so ausgelegt werden, daß die druck— scheibenseitig an der Steuerscheibe 7 angreifenden Kräfte zwecks sicherer Abdichtung geringfügig größer als die von der jeweiligen Steuerniere 19 bzw. 19a herrührenden Kräfte sind} gleiches gilt entsprechend für Druckscheibe 8„ Damit stützen sich hauptsächlich zwei Druckölsäulen gegeneinander ab, und lediglich die zur Abdichtung erforderlichen Restkräfte erzeugen Reibung.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Modifikation der Steuerung nach Fig. 2, und zwar ist der Bund 15 zum Festhalten der Dru<!k-/scheibe 8 durch einen Stift 15a ersetzt} die drehfest in Steuerscheibe 7 eingesetzte Buchse 10 mit Innenvierkant ist ersetzt durch eine in die Steuerscheibe direkt eingebrachte Paßfedernut} die Ausdrehung 4 in der Steuerscheibe 7 ist ersetzt durch radiale Bohrungen 4aj dar in Fig. 2 in Form von Bohrungen auegebildete Verbindungskanal 18 ist ersetzt durch

1098 17/080 0

-■■■-•

eine nierenförmige Ausfräsung 18a, in der die Strömungsgeschwindigkeit desDruc%mediums weitgehend konstant über den gesamten Querschnitt ist; der Druckring 9 in Verbindung mit den Dichtungen 12 und 13 ist ersetzt durch eine gleichzeitig als Druckring und Dichtung wirkende Dichtung 9a.

Pig. 4 zei$t eine weitere erfindungsgemäße Modifikation der Steuerung nach Pig. 2, wobei die Steuerung und insbesondere Druckacheibe 8 bis an die Grenze des Gleichgewichts entlastet ist. Dieses wird ermöglicht durch eine oder mehrere in Steuerscheibe 7 bzw. in Druckscheibe 8 eingebrachte Dichtungen 13a»

Die Steuerung unterliegt selbstverständlich weiteren erfindungsgemäßen Modifikationsmöglichkeiten, insbesondere in Hinblick auf den ."gewünschten Grad der Entlastung, strömungstechnisch optimale Ausbildung, kostengünstige Fertigung, Wahl des Druckmediums und Temperaturbereichο Beispielsweise können auch statt einfacher O-Ringe solche mit Stützringen oder metallische Dichtungen eingesetzt werden»

Die .Begrenzung., des auf der Steuer- bzw. Druckscheibe befindlichen Exzenters hat beliebige Form; sie kann z.B. trochoiäenförmig sein, um noch geringere Strömung3widerstände zu erzielen und eine besondere Sicherung gegen Verdrehen zu er*- sparen.

Die Steuerscheibe hat beliebigeForm. Beispielsweise kann ihre exzenterseitige Steuerniere 19 (Pig· 2) so ausgebildet sein, daß deren Kontur gleich oder ähnlich der der Ausfräsung 18a (Pig. 3) ist. Ferner kann die Ausdrehung 4 über die gesamte Breite der Steuerscheibe und weiter als in Fig. 2 gezeichnet zur Mitte durchgezogen werden, sodaß sie die Funktion der Steuerniere 19a übernimmt_β

109817/0800

Die Druckscheibe hat beliebige Form; "sie kann beispielsweise durch einen Bund, einen exzentrisch angeordneten Stift oder durch einen aus der Steuerscheibe mittig lierausragenden Zapfen gegen Verdrehen gesichert werden.

Weitere erfindungsgemäße Modifikationen der 2rfindung sind auch derartig möglich, daß man den Zylinderblock der Hydraulikmaschine rotieren läßt und die-Steuerung stationär anordnet; in diesem Falle könnte man im Bund 15 (Fig. 2) eine Dichtung anordnen.

10 98 I 7/OölJQ
BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche 19 60253

γ 1ο/Hydrostatlach entlastete Steuerung mit Steuerscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmedium mittig in die Steuerung ein- bzw. aus der Steuerung austritt und an der Steuerfläche außermittig umgesteuert wird.

Steuerung nach Anspruch 1, d.g., daß der dem Spaltausgleich dienende^;Teil der Druckscheibe
Steuerscheibe angeordnet ist.

dienende Teil der Druckscheibe exzentrisch gegenüber der

Steuerung nach Anspruch 2, d.g., daß der dem Spaltausgleich dienende Teil der Steuerscheibe exzentrisch gegenüber einer

Druckscheibe angeordnet ist«

4. Steuerung nach Ansprüchen-f d.g., daß zwischen Steuerscheibe

und Druckscheibe ein axial verschiebbarer Druckring angeordnet ist ο

5. Steuerung nach Ansprüchen, d.g., daß zwischen Steuerscheibe und Druckscheibe eine Axialkraft erzeugende Dichtung angeordnet ist.

6. Steuerung nach einem der Ansprüche 2, bis 5» d.g., daß die axial verschiebbare Druckscheibe verdrehsicher angeordnet

- ist. ■■'..■ - ■-

7. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d.g., daß mindestens eine Steuerniere in radialer Richtung von der Drehachse unterschiedlich breit ist.

1098 17/000 0

BADOi=IIGiINAL

L e e r"s e i f e