DE2203278A1

DE2203278A1 - Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2203278A1
Application number: DE19722203278
Authority: DE
Inventors: Dieter Bertsch; Dieter Hofsaess; Gustav Dipl-Ing Zellbeck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-01-25
Filing date: 1972-01-25
Publication date: 1973-08-02
Also published as: CH549159A; FR2169653A5; US3851669A; GB1370416A; JPS4887406A

Description

17.1.72 Se/Sm

Anlage zur

Patent- und

Gebrauehsnust erhilf sanineldung

RQBERTBOSCH GMBH, Stuttgart

Axialkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem rotierenden Zylinderkörper, der in Zylinderbohrungen Hubbewegungen ausführende Kolben aufnimmt und an einem Steuerspiegel anliegt, an den sich in t'mfangsrichtung erstreckende, mit den Mündungen der Zylinderbohrungen zusammenwirkende Steueröffnungen .ausgebildet sind, und bei der an mindestens einer der sich relativ zueinander bewegenden Flächen von Zylinderkörper und Steuerspiegel die Steueröffnungen und/oder Mündungen der Zylinderbohrungen außen und innenjumgebende Dichtstege und ein durch eine Nut vom äußeren Dichtsteg getrennter Tragsteg ausgebildet sind.

Ein schwieriges Problem bei Kolbenpumpen dieser Bauart besteht darin, die Leckverluste bei den heute üblichen hohen Drücken

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von bis zu 300 at auch nach längerer Betriebsdauer klein zu halten. Durch die im Druckmittel enthaltenen Verunreinigungen, die in den Spalt zwischen Zylinderkörper und Steuerfläche gelangen, ist diese einem Verschleiß unterworfen, der unmittelbar neben den Steuerschlitzen im Bereich der relativ schmalen Dichtstege an größten ist. Im Bereich des Tragstegs ist der Verschleiß geringer. Die hierdurch entstehende, ungleiche Spalthöhe verursacht ein Ansteigen des Leckverlustes, was schließlich zum Ausfall der Pumpe führen kann.

Man hat mit verschiedenen Maßnahmen diesen Hangel zu beheben versucht. Aus der US-PS 3 05I 093 ist eine Axialkolbenmaschine bekannt, bei der der Tragsteg ein in Abschnitte unterteilter Ring mit relativ geringer Breite ist. Da diese Abschnitte als Gleitlager ausgebildet sind, ist an ihnen der Verschleiß trotz geringer 'Tragkraft der hydrodynamischen Druckfelder kleiner als an den Dichtstegen, so daß auch hier die Spalthöhe ungleich wird.

Da die Abschnitte des Tragstegs an den Rändern von der vorbeifließenden Leckflüssigkeit gekühlt werden, nicht aber in der Mitte, ist hier die Wärmedehnung größer. Die vergrößerte Flächenpressung in diesen Bereich kann zum Pressen der Teile führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Axialkolbenmaschine zu schaffer, die während ihrer ganzen Lebensdauer geringe Leckverluste aufweist und dadurch besonders betriebssicher ist.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Breite des Tragstegs in radialer Richtung so klein bemessen ist, daß sich über ihm bei rotierendem Zylinderkörper kein hydrodynamisches Druckfeld aufbauen kann.

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Dies hat den Vorteil, daß die Stützwirkung des Tragstegs erhalten bleibt, dessen Verschleiß aber etwa denjenigen an den Dichtstegen erreicht.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Gesamtfläche der Stege zwischen den Steueröffnungen am Steuerspiegel,die von deren Außen- und Innendurchmesser begrenzt wird, höchstens ein Drittel der Fläche der Dichtstege beträgt.

Kit dieser Ausbildung erzielt man einen gleichmäßigen Verschleiß der gesamten Gleitfläche. Der Schmierspalt bleibt annähernd konstant, wodurch das Ziel der Erfindung, nämlich gleichbleibende, niedrige Leckverluste, erreicht wird.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenpumpe Fig. 2 eine Draufsicht auf den Steuerspiegel der Axialkolbenpumpe nach der Fig. 1 längs II-II

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Zylindertrommel für eine Axialkolbenmaschine.

Die"Axialkolbenpumpe nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 besitzt ein Gehäuse 1, das von einem Gehäusedeckel 2 verschlossen ist. Eine Antriebswelle 3 ist im Gehäusedeckel 2 und im Gehäuseende 4- gelagert und durch eine Keilverzahnung 5 mit einer Zylindertrommel 6 drehfest verbunden. Die Zylindertrommel 6 wird von einer Druckfeder 7» die in einer Stufenbohrung für den Durchtritt der Antriebswelle 3 angeordnet ist, gegen den Steuerspiegel 8 eines nichtrotierenden Steuerspiegelkörpers 9 gepreßt, der seinerseits am Gehäuseende 4- anliegt. In der Zylindertrommel 6 sind konzentrisch zur Antriebsachse

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Zylinderbohrungen 10 angeordnet, die sich mit Gleitschuhen 11 auf einer Schiefscheibe 12 abstützende Kolben 13 aufnehmen. An den Zylinderbohrungen 10 sind Mündungen 14 ausgebildet, die mit durch Stege 15,16 getrennten Steuerschlitzen 17,18 im Steuerspiegel 8 zusammenwirken. In die beiden Steuerschlitze 17,18 mündet je eine Bohrung 19,20 für den Zu- und Abfluß des Druckmittels.

Am Steuerspiegel 8 ist ein die Steuerschlitze 17,18 innen uicgebender Dichtsteg 21 und ein diese außen umgebender Dichtsteg 22 ausgebildet, der durch eine kreisförmige Nut 23 von einem in sich geschlossenen Tragsteg 24 am Außenumfang des Steuerspiegelkörpers getrennt ist. Die Anlageflächen der Dichtstege 21,22 und des Tragstegs 24 für die Zylindertrommel 6 liegen in einer Ebene.

Im Zylinderkörper ist eine Bohrung 25 ausgebildet, die von dem der Nut 23 gegenüberliegenden Bereich der am Steuerspiegel 8 anliegenden Stirnseite ausgeht und die an der Umfangsflache ins Gehäuseinnere mündet.

Bei einer Drehbewegung der Zylindertrommel 6 saugen die Kolben 13 bei ihrer Hubbewegung, abhängig von der Drehrichtung, aus einem der Steuerschlitze 17,18 Druckmittel in die Zylinderbohrungen 10 ein und schieben es in den anderen wieder aus. Zwischen dem Steuerspiegel 8 und der Zylindertrommel 6 bildet sich ein Schmierspalt aus, durch den Druckmittel von den Steuerschlitzen 17,18 zur Nut 23 abfließen kann, von wo es durch die Bohrung 25 in das Gehäuseinnere gelangt. Die im Druckmittel enthaltenen Schmutzteilchen gelangen ebenfalls in den Spalt zwischen Zylindertrommel 6 und Steuerspiegel 8, werden infolge der Drehbewegung mitgeschleppt und verursachen dadurch einen Verschleiß, der unmittelbar neben den Steuerschlitzen, also im Bereich der Dichtstege 21,22 am größten ist.

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Der Tragsteg 24 ist relativ schmal. Die Breite beträgt zweckmäßigerweise etwa 0,5 % bis 2,5 % cLes Außendurchmessers. Dadurch wird verhindert, daß sich über dein Tragsteg 24· bei Rotation des Zylinderkörpers ein hydrodynamisches Druckfeld aufbaut. Trotzdem reicht die Stützwirkung des Tragstegs aus, um ein Abkippen der Zylindertrommel zu verhindern, da die auf diese wirkenden Anpreßkräfte im wesentlichen von den Dichtstegen 21,22 aufgenommen werden.

Die Reibfläche am Tragsteg 24 ist bei diesen Abmessungen so weit verringert, daß trotz auftretender KiSchreibung die Wärmeentwicklung so gering ist, daß dadurch keine. Neigung zum Fressen besteht. Die Mischreibung am Tragsteg in Verbindung mit der Wirkung der Verunreinigungen im Druckmittel bewirkt nun, daß der Verschleiß an diesen etwa so groß ist wie an den Dichtstegen. Die Gesamtfläche der Stege 15,16 zwischen den Steuerschlitzen 17,18 die von deren Innen-und Außendurchmesser begrenzt wird ist aus demselben Grunde ebenfalls gering bemessen, sie beträgt höchstens ein Viertel der Fläche der Dichtstege 21,22. Der Verschleiß an den Stegen 15,16, hervorgerufen von den Verunreinigungen, entspricht etwa dem an den DichtStegen 21,22.

Man erzielt somib eine Nächstellwirkung* Der Schmierspalt zwischen Zylindertrommel 6 und Steuerspiegel 8 bleibt im Betrieb annähernd konstant und dadurch auch die Leckverluste.

Bei der Zylindertrommel 30 für eine Axialkolbenmaschine nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind in der Stirnfläche 31, die an einem Steuerspiegel anliegt, Mündungen 32a - 32g von Zylinderbohrungen 33a - 33g ausgebildet, die durch Stege 34a - 34g getrennt und von einem inneren Dichtstßg 35 und einem äußeren Dichtsteg 36 umgeben sind. Eine kreisförmige Nut 3?

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trennt einen in sich geschlossenen Tragsteg 38 am Außenumfang der Zylindertrommel von dem äußeren Dichtsteg 36. Von der Nut 37 geht eine Bohrung 39 für den Abfluß der Leckflüssigkeit aus, äie an der Umfangsflache endet.

Die Breite des Tragstegs 38 ist relativ gering bemessen, sie beträgt 0,5 bis 2,5 °/° seines Außendurchmessers. Die Fläche der Stege 34-a - 3^-g zwischen'den Mündungen, die von deren Außen- und Innendurchmesser begrenzt wird, ist ebenfalls klein gehalten, ihre Gesamtfläche beträgt höchstens 1/4- der Fläche der Dichtstege 35j36. Man erzielt dadurch ein Verschleißverhalten der an einen Steuerspiegel ohne Dichtstege und Tragsteg anliegenden Fläche 31 der Zylindertrommel, das dem des Steuerspiegels nach der Fig. 2 entspricht.

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Claims

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Ansprüche:

Λ.)Axialkolbenmaschine mit einem rotierenden Zylinderkörper, der in Zylinderbohriingen Hubbewegungen ausführende Kolben aufnimmt und an einen Steuerspiegel anliegt, an dem sich in Umfangsrichtung erstreckende, mit. den Mündungen der Zylinderbohrungen zusammenwirkende Steueröffnungen ausgebildet sind, und bei der an mindestens einer der sich relativ zueinander bewegenden Flächen von Zylinderkörper und Steuerspiegel die Steueröffnungen und/oder Mündungen der Zylinderbohrungen außen und innen umgebende Dichtstege und ein durch eine Nut vom äußeren Dichtsteg getrennter Tragsteg ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Tragstegs (24,38) in radialer Richtung so klein bemessen ist, daß sich in allen Betriebszuständen über ihm bei rotierendem Zylinderkörper kein hydrodynamisches Druckfeld aufbauen kann.
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Tragstegs (24-,3S) am Steuerspiegel (8) und/oder an dem Zylinderkörper (30) in radialer Richtung 0,5 bis 2,5 % seines Außendurchmessers beträgt.
3. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der den Tragsteg (24-, 38) vom äußeren Dichtsteg (22,36) trennenden Nut (23,37) ein Kanal (25,39) ausgeht, durch den die Leckflüssigkeit zum Gehäuseinneren abfließen kann.

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4. Kolbenmaschine nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der Stege (15,16) zwischen den Steueröffnungen (17,18) am Steuerspiegel (3), die von deren Außen- und Innendurchmesser begrenzt wird, höchstens ein Drittel der Fläche der Dichtstege (21,22) beträgt *
5· Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3% dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der Stege (34-a - 34-g) zwischen den Zylinderbohrungen (33a - 33g)· ä.ie von. deren Innen- und Außendurchmesser begrenzt xvird. höchstens ein Viertel der Fläche der Dichtstege (35»36) beträgt,
6. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5» sit einem sich relativ zu einem Steuerspiegelkörpe.'-"* drehenden Zylinderkörper, dadurch gekennzeichnet, daß Dicatstege (2'' ,22,35}36) und Tragsteg (24-, 33) εη demjenigen Körper ausgebildet sind, der aus dem Werkstoff größerer Wärmeleitfähigkeit besteht, ,

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