DE2034399A1

DE2034399A1 - Hydrodynamisches Drucklager fur Pumpen oder Motoren mit Axialkolben

Info

Publication number: DE2034399A1
Application number: DE19702034399
Authority: DE
Inventors: Allyn John Tribley Gilbert Joliet 111 Hein (V St A)
Original assignee: Caterpillar Tractor Co , Peona, 111 (VStA)
Priority date: 1969-08-21
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1971-02-25
Also published as: BE755124A; GB1316757A; ZA703863B; FR2058985A5; US3618471A

Description

"Hydrodynamisches Drucklager für Pumpen oder Motoren mit Axialkolben"

Pumpen oder Motoren mit Axialkolben, die zur Betätigung von Werkzeugen oder Zusatzaggregaten, beispielsweise bei Erdbewegungsfahrzeugen, verwendet werden, sind über einen langen Zeitraum schwersten Beanspruchungen ausgesetzt. Eine annehmbare Pumpen- oder Motorkonstruktion muss zahlreiche Betriebsparameter ausgleichen, einschliesslich Fliehkräften und Einschwingkräften und dergleichen, die bestrebt sind, durch Trennung einer Zylindertrommel von der mit ihr zusammenpassenden Lochplatte unzweckmässiges Auslaufen des Strömungsmediums hervorzurufen. Wenn keine Einrichtungen vorgesehen sind, mittels derer die Zylindertrommel und die Lochplatte formschlüssig und wirksam in engem Kontakt gehalten

Potentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, 1Q9809/134f Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THEIESIENSTÄASSE 33 ■ uimohimkim · ....yiamm-Adr·«·. L!patll/MOnch«n layer. Vtrtimbank MOnchcn, Zwclgit. Oikar-von-MilUr-Rlng, Kto.-Nr. 882495 · Poitjchtck-Kontor München Nr. 163397

OpptmitwlOro. PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

werden, ergibt sich oft ein hoher Verschleiss und eine damit verbundene Beschädigung der gesamten Anordnung. Im Falle einer derartigen Beschädigung wird entweder die Pumpe betriebsunfähig oder ihr Betriebswirkungsgrad wird wesentlich beeinträchtigt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Überwindung der oben kurz beschriebenen Probleme durch Schaffung einer wirtschaftlichen und wirkungsvollen Drucklageranordnung für eine Axialkolbenpumpe oder einen Axialkolbenmotor, die dazu dient, ständig einen engen Kontakt zwischen der Zylindertrommel und deren Lochplatte aufrechtzuerhalten. Die bevorzugte Drucklageranordnung ist eine hydrodynamische Vorrichtung und umfasst einen überlagerten Lagerhalter und einen Lagerring·, der an einem Ende der Zylindertrommel angeordnet ist, sowie ein um™ schliessendes Gehäuse. Im Bedarfsfall kann ein zylindrisches Abstandsstück zwischen dem Lagerhalter und der Lochplatte angeordnet werden, um die strukturelle Einheit des zusammengesetzten Gebildes zu erhöhen.

Weitere Ziele der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor, in denen Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind; und. in denen

Fig. 1 eine teilweise als' Schnitt gezeigte Seitenrissansicht einer Axialkolbenpumpe- bzw. eines Axialkolbenmotors ist, in dem die"hydrodynamische' Drucklageraaordniang gemäss< der vorliegenden Erfindung verwendet wird,

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Fig. 2 eine vergrösserte Ansicht dieses Drucklagers ist und

Fig. 3 eine abgewandelte Form des in Fig. 2 gezeigten Drucklagers ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Strömungsmittelverdrängungsvorrichtung kann in geeigneter Weise in den Werkzeug- oder Zusatzaggregatkreis beispielsweise einer Erdbewegungsmaschine ™

eingebaut sein, um in bekannter Weise als Pumpe oder Motor zu wirken. Eine derartige Vorrichtung umfasst ein zylindrisches mehrteiliges Gehäuse 10, das eine Antriebswelle

11 aufweist, die in dem Gehäuse 10 durch ein Bollenlager

12 und ein zweites (nicht gezeigtes) Rollenlager drehbar gelagert ist. Die in Abstand voneinander befindlichen Rollenlager richten die Pumpenwelle in radialer und axialer Richtung aus. Eine "lockere" Keilverbindung 13 verbindet die Welle betrieblich mit einer Zylindertrommel 14, die in dem Gehäuse um eine Längsachse drehbar angeordnet ist.

Eine ringförmige Lochplatte 15, die rechtwinklig zu dieser JM Längsachse angeordnet ist, ist in geeigneter Weise an dem Gehäuse befestigt und weist normale Öffnungen 16 auf, die in der Lochplatte in Nähe eines ersten Endes der Zylindertrommel ausgebildet sind. Diese Öffnungen l6 dienen dazu, Einlass- und Auslassdurchgänge 17 bzw. 18 mit zylindrischen Bohrungen 19 zu verbinden. In jeder Bohrung ist ein herkömmlicher Kolben 20 hin- und herbewegbar angeordnet. Die freien Enden der Kolben können wahlweise durch ihre Anlage an einer bekannten geneigten Nockenscheibe (nicht gezeigt) hin- und herbewegt werden.

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Das erste Ende einer zusammengedrückten Schraubenfeder liegt an einem ersten Haltering 22 an, der an einem abgestuften Flanschteil der Antriebswelle angebracht ist. Ein zweiter Haltering 23» der durch einen an der Zylindertrommel angebrachten Spreizfederring 24 festgehalten wird, wirkt mit dem ersten Haltering zusammen, um die Feder formschlüssig zwischen den beiden Halteringen zu halten. Die Feder bewirkt in erster Linie, dass Oberflächenteile der Zylindertrommel in engen Kontakt mit daneben liegenden Flächenteilen der Lochplatte gedrückt werden, um eine wirkungsvolle Strömung des Strömungsmediums zwischen den Öffnungen l6 und den Bohrungen 19 zu gewährleisten.

Während des Betriebs mit hohen Drehzahlen dreht sich beispielsweise die Zylindertrommel mit im wesentlichen hoher Drehzahl, um den erhöhten Strömungsanforderungen zu genügen. Auch die Abwärtsfahrt eines auf Rädern fahrenden Erdbewegungsfahrzeuges kann dazu führen, dass die Pumpe mit 50 % oder mehr über ihrer Solldrehzahl läuft. Fliehkräfte und dergleichen erhöhen sich im Quadrat der Drehzahlzunahme und führen zu einem Kippen der Zylindertrommel und damit zu einer Trennung zwischen den in Berührung miteinander stehenden Flächenteilen der Zylindertrommel und der Lochplatte.

Herkömmliche Pumpen oder Motoren sind auf eine der Feder 21 ähnliche Feder angewiesen, die diesen Betriebserscheinungen entgegenwirkt. Eine Erhöhung der Kraft dieser Feder führt zwar zur Verringerung des Kippens der Trommel, bewirkt aber auch eine unzweokmässige Erhöhung des Reibungswiderstandes, der zwischen den einander berührenden Flächenteilen der Zylindertrommel und der Lochplatte auftritt.

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Eine weitere Lösung gemäss dem Stand der Technik, die sich jedoch als nicht vollständig annehmbar erwiesen hat, ist die Anbringung zusätzlicher radial angeordneter Rollenlager zwischen der Zylindertrommel und dem Gehäuse.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf die Verwendung einer Drucklagereinrichtung 25 in Nähe eines zweiten Endes der Zylindertrommel, um das oben beschriebene Kippen und damit verbundene Probleme zu überwinden. Die zusammengesetzten Gebilde tragen ferner dazu bei, eine Beschädigung der Pumpe zu verhindern, falls beispielsweise ein beschädigter Kolben in der Trommel festgeklemmt wird. Wenngleich die Drucklagereinrichtung nachstehend so beschrieben wird, als habe sie vorzugsweise eine durchgehende kreisförmige Umfangsförm, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sie auch aus zwei oder mehreren halbkreisförmigen Segmenten bestehen könnte, die in geeigneter Weise^aneinander beabstandet radial umÄie Trommel angeordnet werden könnten.

Das Drucklager weist vorzugsweise einen ringförmigen Lagerhalter 26 auf, der über einem Lagerring 27 angeordnet ist. Sowohl der Lagerhalter als auch der Lagerring sind in Nähe des zweiten Endes der Zylindertrommel angeordnet. Es sei bemerkt, dass das Drucklager auch in anderer Weise angeordnet werden könnte, wie zum Beispiel an dem extremen Ende der Zylindertrommel. Der Halter 26 kann durch Preßsitz oder in anderer Weise an einer Schulter 28 befestigt werden, die innen an dem Gehäuse ausgebildet ist. Im Bedarfsfall kann ein zylindrisches Abstandsstück oder Hülsenteil 29 •o angebracht werden, dass es an Oberflächenteilen des Lagerhalters und daneben liegenden Flächenteilen der Lochplatte anliegt.

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Dieses Hiilsenteil trägt dazu bei, die zusammengesetzten Gebilde in ihren genauen Stellungen zu halten, einschliesslich der Einspannung des Lagerhalters 26 an der Schulter 28, um das Drucklager formschlüssig in der Pumpe zu halten. Der Lagerring 27 ist vorzugsweise in einer ringförmigen Bohrungserweiterung 30 angeordnet, die in dem Lagerhalter 26 ausgebildet ist, so dass seine inneren Flächenteile im wesentlichen fluchtend mit den Innenflächenteilen des Lagerhalters verlaufen. Die Aussenflächenteile des Lagerrings 27 sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie im wesentlichen fluchtend mit den Aussenflächenteilen der Zylindertrommel verlaufen.

Der Ring 27 kann durch Preßsitz oder in anderer geeigneter Weise in der Bohrungserweiterung 30 befestigt sein, oder locker darin angeordnet sein, um "frei zu schweben"■, um dadurch den Reibungswiderstand weiter zu verringern. Das Ringteil 27 kann aus einen herkömmlichen Lagerstoff bestehen, der geeignet ist, den Reibungswiderstand erheblieh zu verringern, der an nebeneinanderliegenden und im Verhältnis zueinander beweglichen Flächenteilen 31 normalerweise auftritt, die an einer Schulter der Trommel ausgebildet sind« Der Lagerhalter kann aus Stahl oder einem anderen geeigneten Lagerstoff bestehen, wenn dies erwünscht ist.

Während des Betriebes der Pumpe flieset das Strömungsmedium, das zwischen den nebeneinanderliegenden und im wesentlichen einander berührenden Flächenteilen der Zylindertrommel und der Lochplatte ausflieset, in einen ringförmigem Durchgang 32, der zwischen der Zylindertrommel und dem Gehäuse und dem Hülsenteil 29 gebildet wird. Das Schmiermittel oder -öl, das zu Sohmierzwecken zwischen dem Ringteil 2? und eier

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Fläche 31 hindurchgegangen ist, steht in Verbindung mit einer Abflussleitung 35* Die Anordnung des Lagerrings etwas über dem Lagerhalter bildet eine ringförmige 01-auffangkammer 33, die teilweise durch Innenflächenteile des Lagerrings 27 am Ende des Durchgangs 32 gebildet wird, um Öl aufzufangen und dadurch die ständige Schmierung des Drucklagers während des Betriebes der Pumpe bzw. des Motors zu gewährleisten.

Es sei bemerkt, dass, wenn die sich drehende Zylindertrommel sich geringfügig von der Lochplatte trennt, eine hydrodynamische Lagerwirkung an dem Lagerring 27 hervorgerufen wird. Bei einer derartigen Trennung wird der Schliessung des Raumes zwischen der Fläche 31 der Trommel und dem Lagerring durch einen Ölfilm entgegengewirkt, der in diesem Raum ständig aufrechterhalten wird. Der Ölfilm verhindert das Zustandekommen einer Metall—mit—Metall-Berührung zwischen der Trommel und dem Lagerring, und wird hydrodynamisch fortlaufend erzeugt, da die sich drehende Trommel bestrebt ist, über den Durchgang 32 Öl in diesen Raum anzusaugen.

Fig. 3 offenbart eine geringfügige Abwandlung der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Drucklageranordnung. Insbesondere ist ein Beilageblechpaket 34 zwischen dem Lagerhalter 26a und dein Lagerring 27a angeordnet, um wahlweise den Betriebsspielraum zwischen den nebeneinander liegenden Flachenteilen der Zylindertrommel und der Lochplatte zu verstellen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHEs

1.) Axialkolbenpumpe oder -motor mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse um eine Längsachse drehbarangeordnete Zylindertrommel und eine mit Öffnungen versehene Einrichtung, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Achse angeordnet ist und zwischen dem Gehäuse und einem.ersten Ende der Zylindertrommel sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zylindetrommel und dem Gehäuse eine Drucklagereinrichtung (25) angeordnet ist, die dazu dient, die nebeneinanderliegenden Flächenteile der Zylindertrommel (l4) und der mit Öffnungen (l6) ausgebildeten Einrichtung (15) formschlüssig im wesentlichen in Berührung miteinander zu halten.

2. Axialkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (ll) betrieblich " mit der Zylindertrommel (14) verbunden ist, um diese zu drehen, und dass eine Feder (2l) zwischen der Antriebswelle und der Zylindertrommel sitzt, um die nebeneinanderliegenden Flächen der Zylindertrommel und der mit Öffnungen versehenen Einrichtung im wesentlichen in Berührung miteinander zu drücken.

3. Axialkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklagereinrichtung mindestens einen Lagerring (27) aufweist, der neben Flächenteilen liegt, die an einer Schulter der Zylindertrommel ausgebildet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

4e Axialkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring über einem ringförmigen Lagerhalter (26) liegt, der an einer an dem Gehäuse ausgebildeten Schulter angebracht ist, und dass der Lagerring neben Flächenteilen liegt, die an einer Schulter der Zylindertrommel ausgebildet sind, und dass der Lagerring ferner in einer Ringnut angeordnet ist, die in dem Lagerhalter ausgebildet ist.

5. Axialkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrisches Hülsenteil zwischen der Zylindertrommel und dem Gehäuse angeordnet ist, um an der Drucklagereinrichtung und den daneben liegenden Flächenteilen der mit Öffnungen versehenen Einrichtung anzuliegen.

6. Axialkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse und der Zylindertrommel ein ringförmiger Durchgang besteht, der bei Betrieb der Pumpe bzw. des Motors Schmiermittel von der mit öffnungen versehenen Einrichtung zu der Drucklagereinrichtung schickt.

7» Axialkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang in einer Ringkammer an der Drucklagereinrichtung endet, um einen Teil des Schmiermittels aufzufangen.

8, Axialkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, dass die Drucklagereinriohtung mindestens einen Lagerring umfasst, der neben Flächenteilen angeordnet ist, die an einer Schulter der Zylindertrommel ausgebildet

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sind, wobei die aussenllegenden Flächenteile des Lagerrings im wesentlichen fluchtend mit den Aussenflächenteilen der Zylindertrommel verlaufen, und wobei die ringförmige Kammer teilweise durch die aussenliegenden Flächenteile des Lagerrings gebildet wird.

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