DE2551033A1

DE2551033A1 - Hydraulische radialpumpe bzw. -maschine

Info

Publication number: DE2551033A1
Application number: DE19752551033
Authority: DE
Inventors: Masatake Kuroki
Original assignee: Sanwa Seiki Ltd
Current assignee: Sanwa Seiki Ltd
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1976-05-20
Also published as: DE2551033B2; JPS5157002A; DE2551033C3; JPS584194B2; US3998133A

Description

PATENTANWALT« PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER

DR.-ING. WOLFRAM BUNTE 2551033

DR. WERNER KlNZEBACH

D-BOOO MÜNCHEN AO. BAUERSTRASSE 22 ■ FERNRUF (O89) 37 βΒ 83 · TELEX S21BZO· ISAR D POSTANSCHRIFT: D-βΟΟΟ MÜNCHEN 43, POSTFACH 7βΟ

München, den 13. Nov. 1975 M/l6 288

SANWA SEIKI MPG., CO., LTD.,

80, Nakazato, Yono-shi,
Saitama-ken / JAPAN

Hydraulische Radialpumpe bzw. -maschine

Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Radialpumpe bzw, -maschine, welche Kolben aufweist, von denen jeder an seinem
Kopf eine konkave oder konvexe sphärische Fläche oder Stirnfläche aufweist. Mit dieser sphärischen Fläche des Kolbenkopfes
steht ein Kolbenschuh in Eingriff bzw. liegt mit einer sphärischen Fläche an der sphärischen Fläche des Kolbenkopfes an, wobei die äußere ebene Fläche des Kolbenschuhs an der inneren
ebenen Fläche eines kreiszweieckförmigen Segments entlanggleitet, welches an der inneren Umfangsoberflache eines trommel-

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förmigen Zwischenstückes des Gehäuses mit einer bogenförmigen Krümmung anliegt. Der Kolbenschuh weist an seiner äußeren ebenen Fläche eine hydraulische Ausnehmung bzw. Tasche auf, deren Fläche gleich der effektiven druckaufnehmenden Fläche des Kolbens ist. Diese Tasche steht in Verbindung mit einem Zylinderraum bzw. Zylinder. Demzufolge führen die in sphärischem Eingriff stehende Flache und die bogenförmig gekrümmte Fläche geringe Gleitbewegungen aus, und nur die äußere ebene Fläche des Kolbenschuhs und die innere ebene Fläche des Segments gleiten gegeneinander unter geringem Berührungsdruck, wodurqh nur geringer Verschleiß an den in Eingriff stehenden und den gegeneinander gleitenden Flächen auftritt.

Die Erfindung betrifft somit eine hydraulische Radialpumpe bzw -maschine mit einem rotierenden Zylinderblock und einem trommeiförmigen Gehäuse, welches exzentrisch zu dem Zylinderblock rotiert.

Erfindungsgemäß soll eine hydraulische Radialpumpe bzw. -maschine geschaffen werden, bei welcher ein in einen Zylinderblock gekuppelt (verschieblich) eingesetzter Kolben an seinem Kopf eine konkave oder konvexe sphärische Fläche aufweist, in welche ein Kolbenschuh mit einer konvexen oder konkaven Fläche an dessen Innenseite eingreift, der an seiner Außenseite eine ebene Fläche aufweist, und in welcher ferner ein kreiszweieckförmiges Segment vorgesehen ist, welches eine in gleicher Weise wie die Innenfläche des trommeiförmigen Gehäuses gekrümmte Außenfläche, sowie eine ebene Innenfläche aufweist, und welches zwischen dem Kolbenschuh und der umlaufenden Innenfläche des trommeiförmigen Gehäuses angeordnet ist, wobei ferner an der ebenen äußeren Fläche des Kolbenschuhs eine Ausnehmung für den Druckausgleich bzw. Druckausgleichstasche vorgesehen ist, welche über einen Kanal mit kleinem Durchmesser mit einem Zylinderraum in Verbindung steht, so daß die Pumpe

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bzw. Maschine unter hohem Druck arbeiten und einen hohen Wirkungsgrad und lange Lebensdauer erreichen kann.

Mit der Erfindung soll ferner eine hydraulische Radialpumpe bzw. -maschine geschaffen werden, deren Segment an entgegengesetzt angeordneten Endflächen Führungsvorsprünge aufweist, wobei Stützplatten unbestimmt verschieblich an beiden Seiten des Zylinderblocks vorgesehen sind, welche Führungsnuten zum Eingriff mit den Führungsvorsprüngen aufweisen und so ausgebildet sind, daß das Segment sowohl radial wie auch in Umfangsrichtung des trommeiförmigen Gehäuses geführt wird und welche mit einer Vielzahl von vorzugsweise kreisrunden Führungslöchern versehen sind, um die Drehbewegung des Segments und des Zylinderblockes zu synchronisieren, wobei die Führungslöcher so konstruiert sind, daß sie von Führungsrollen, die an entgegengesetzt angeordneten Enden einer Vielzahl von in dem Zylinderblock eingesetzten und daran befestigten Zapfen angeordnet sind, erfaßt werden, wobei der Durchmesser der Führungslöcher gleich der Summe der Durchmesser der Rollen und der zweifachen Exzentrizität ist, um der Stützplatte eine Drehung koaxial mit dem trommeiförmigen Gehäuse zu ermöglichen, während der Zylinderblock sich exzentrisch dreht, wodurch das Segment in seiner relativen Lage zu anderen rotierenden Innenteilen gesteuert wird, mit dem Ergebnis, daß die Segmente äußerst stabilisiert arbeiten.

Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen Achsschnitt einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1;

Fig. 3 zur Hälfte eine Vorderansicht der Ausführungsform mit abgenommenem Gehäusedeckel, zur Hälfte einen Querschnitt; und

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Pig. 4 einen Achsschnitt in der Ebene IV-IV der Fig. 3.

Ein Zylinderblock 1 ist drehbar auf einem exzentrischen Wellenabschnitt 2a einer Welle 2 montiert. Die Welle 2 ist an einem Ende in einem Lager H gelagert, welches in einem Gehc'iusedeckel 3 eingesetzt und montiert ist, während das andere linde der Welle 2 in einem Lager 6 gelagert int, welches in einem Gehäusedeckel 5 eingesetzt und montiert ist. Zwischen die Gehäusedeckel 3 und 5 ist ein trommeiförmiges Zwischenstück 7 eingesetzt und mit diesen durch Schrauben 8 verschraubt. Der exzentrische Wellenabschnitt 2a weist in seinem Inneren in Längsrichtung verlaufend einen öleinlaßkanal 2b und einen ölaustrittskanal 2c auf und ist ferner mit einem Paar von Ventil-Gleitnuten 2d und 2e versehen, in welche der Einlaßkanal 2b bzw. der Auslaßkanal 2c münden.

Der Zylinderblock 1 weist in Radialrichtung eine Vielzahl von Zylinderräumen 6 auf, in deren jeden ein Kolben 10 und eine Feder 11 eingesetzt sind, wobei die Feder 11 den Kolben 10 radial nach außen drückt. Ein konkaver (oder konvexer) sphärischer oberer Abschnitt bzw. Kopf des Kolbens steht in Eingriff mit einem Kolbenschuh 12, der eine konvexe (oder konkave) sphärische Fläche an seiner Innenseite und eine ebene Fläche an seiner Außenseite aufweist, wie in Fig. 2 gezeigt. Zwischen dem Kolbenschuh 12 und der inneren Umfangsfläche des trommeiförmigen Zwischenstückes 7 ist ein kreiszweieckförmiges Segment 13 angeordnet, dessen äußere Fläche eine Krümmung hat, welche gleich der Krümmung der inneren Umfangsflache des trommelförmigen Zwischenstückes ist, und dessen innere Fläche eben bzw. plan ist. Die Mitte des Segments 13 fluchtet mit der Mittelachse des Kolbens in dessen oberster und unterster Stellung, wie in Fig. 3 gezeigt. Ferner ist der Kolbenschuh 12 an seiner äußeren planen Ebene mit

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einer hydraulischen Ausnehmung bzw. hydraulischen Tasche 12a versehen, deren Fläche im wesentlichen gleich der effektiven druckaufnehmenden Fläche des Kolbens 10 ist. Die Tasche 12a hat vorzugsweise eine flache bzw. geringfügig zylindrisch gekrümmte Form. Die Tasche 12a steht ständig über einen Kanal 12b kleinen Durchmessers in dem Kolbenschuh 12 und einen Kanal 10a in dem Kolben 10*mit dem Zylinderraum 9 in Verbindung, wodurch sich der in dem Zylinderraum 9 auf den Kolben 10 wirkende Öldruck auch in der Tasche aufbauen kann.

Das Segment 13 ist an entgegengesetzt angeordneten Endflächen mit einem Paar von Führungsvorsprüngen 13a versehen. Ferner sind an .beiden Seiten des Zylinderblockes 1 je eine Stützplatte Ik vorgesehen, welche unbestimmt verschieblich sind. Diese Stützplatten I¹J haben eine Vielzahl von Führungsnuten l4a, welche zum Erfassen der Führungsvorsprünge 13a der Segmente 13 ausgebildet sind, um hierdurch das Segment 13 in radialer Richtung gegen die Innenfläche des trommeiförmigen Zwischenstückes 7 abzustützen und in Umfangsrichtung längs der Innenfläche des trommeiförmigen Zwischenstückes zu führen. Die Stützplatten I¹J sind ferner mit einer Vielzahl von (kreisrunden) Führungslöchern l4b versehen, welche von Führungsrollen 16 mitgenommen werden, die an entgegengesetzten Enden einer Vielzahl von Zapfen 15 montiert sind, welche in den Zylinderblock 1 eingesetzt und darin befestigt sind, wodurch die Drehbewegungen des Segments 13 und des Zylinderblockes 1 synchronisiert werden. Ferner ist der Durchmesser der Führungslöcher I¹Ib gleich der Summe der Durchmesser der Führungsrolle und der doppelten Exzentrizität, wodurch die Drehung der Stützplatten I¹I koaxial zu der des trommeiförmigen Zwischenstückes 7 gehalten wird, während sich der Zylinderblock 1 exzentrisch dreht.

Bei der wie oben konstruierten hydraulischen Radialpumpe bzw.

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-maschine wird die Kontaktfläche zwischen dem Segment 13 und dem Kolbenschuh 12 ständig in rechtem Winkel zu der Mittelachse des Kolbens gehalten, wenn das trommelförmige Zwischenstück 7 und der Zylinderblock 1 im Normalbetrieb synchron miteinander gedreht werden. Daher findet nur eine geringfügige Gleitbewegung der miteinander in Eingriff stehenden sphärisehen Flächen des Kopfes des Kolbens 10 und des Kolbenschuhs 12 gegeneinander statt, was zur Folge hat, daß es keinen Verschleiß infolge von Reibung zwischen den in Eingriff stehenden Flächen gibt. Wenn das Segment 13 die Stellung durchläuft, in welcher die Achse des Kolbenschuhs 12 und die Mittelachse des Segments 13 miteinander fluchten, d.h. die Stellung OA in Fig. 3, dann beginnt der Kolben 10 eine Kraftkomponente in Umfangsrichtung auf das Segment 13 durch den Kolbenschuh 10 auszuüben, und das Segment 13 möchte sich längs der Innenfläche des trommeiförmigen Zwischenstückes 7 bewegen; das Segment 13 kann sich jedoch nicht längs der Innenfläche des trommeiförmigen Zwischenstückes 7 bewegen, da die Reibungskraft zwischen dem Segment 13 und dem trommeiförmigen Zwischenstück 7 weit größer ist als die Kraftkomponente, was zur Folge hat, daß nur der Kolbenschuh 12 längs der planen Innenfläche des Segments 13 gleitet. Dabei treten nur geringe Reibungskräfte auf den aneinandergleitenden Flächen auf und ist der Verschleiß äußerst gering, weil der Kolbenschuh 12 mit der hydraulischen Druckausgleichstasche 12a versehen ist. Wenngleich ferner nur eine geringfügige Gleitbewegung zwischen dem Segment 13 und der Innenfläche des trommeiförmigen Zwischenstückes 7 bejNormalbetrieb auftritt, wie oben beschrieben, so gibt es doch einen Fall, wo die sich drehenden Teile in dem trommeiförmigen Zwischenstück 7 dazu neigen, ihre Drehbewegung relativ zu dem trommeiförmigen Zwischenstück infolge von Trägheitskräften über einen bestimmten Winkelbereich fortzusetzen. Dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn die Pumpe bzw.

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-maschine aus einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit abrupt abgestoppt wird und der Einlaßkanal 2b und der Austrittskanal 2c offen sind, d.h. wenn das trommeiförmige Zwischenstück in seiner Bewegung durch eine äußere Haltekraft abrupt abgestoppt wird; dann überwinden die Trägheitskräfte die Reibungskraft, zwischen dem Segment 13 und dem trommeiförmigen Zwischenstück 7. In diesem Augenblick wird jedes der Segmente in seiner Stellung relativ zu den anderen rotierenden Innenteilen während der Gleitbewegung längs der Innenfläche des trommelförmigen Zwischenstückes 7 durch die Stützplatte I¹I geführt und gehalten. Bei einer abrupten Unterbrechung des Betriebes wird ferner Energie durch die Gleitbewegung des Segments 13 vernichtet, ohne daß die rotierenden Innenteile aus ihren normalen Stellungen zueinander abweichen, und demzufolge wird der Schock infolge der abrupten Unterbrechung des Betriebes abgemildert und werden Schäden der rotierenden Innenteile vermieden. Darüber hinaus findet eine Gleitbewegung zwischen den Segmenten 13 und der Innenfläche des trommelförmigen Zwischenstückes 7 nur in diesem Falle statt, so daß durch diese Gleitbewegung nur sehr wenig Verschleiß entsteht.

Wie oben beschrieben ist die erfindungsgemäße hydraulische Radialpumpe bzw. -maschine so konstruiert, daß eine Gleitbewegung zwischen den planen Flächen des Segments 13 und des Kolbenschuhes 12 unter geringem Anpreßdruck stattfindet und daß nur geringe Gleitbewegungen an den in Eingriff stehenden sphärischen Flächen des Kopfes des Kolbens 10 und des Kolbenschuhes 12, sowie den in Eingriff stehenden bogenförmig gekrümmten Flächen des Segments 13 und des trommelförmigen Zwischenstückes 7 auftreten. Aus diesem Grund tritt nur geringer Verschleiß an den in Eingriff stehenden sphärischen Flächen und den in Eingriff stehenden bogenförmig gekrümmten Flächen auf, und es gibt nur geringen Verschleiß an den gegen-

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einander gleitenden Flächen des Segments 13 und des Kolbenschuhes 12. Da ferner die Flächen des Kolbenschuhes 12 und des Segments 13, welche aneinandergleiten, plan sind, kann eine Oberflächen-Härtungsbehandlung zur Erzielung einer hohen Luftdichtheit leicht vorgenommen werden. Da ferner die Stellung des Segments 13 relativ zu den anderen rotierenden Innenteilen ständig gesteuert wird durch die Führung mittels der Führungsnuten 14a der Stützplatten I¹J, und da die Segmente 13 auch ständig in synchroner Drehbewegung mit dem Zylinderblock mit Hilfe der Führungslöcher l4b der Stützplatten \k gehalten werden, ist der Betrieb der erfindungsgemäßen Pumpe bzw. Maschine außerordentlich genau und es gibt praktisch keine Störungen. Die erfindungsgemäße hydraulische Radialpumpe bzw. -maschine weist daher große Vorteile in bezug auf Betrieb unter hohem Druck, hohen Arbeitswirkungsgrad und lange Lebensdauer auf.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Hydraulische Radialpumpe bzw. -maschine mit einem drehbaren Zylinderblock und einem sich exzentrisch zu dem Zylinderblock drehenden trommeiförmigen Gehäusezwischenstück, einer exzentrischen Welle mit einem Paar von Ventil-Gleitnuten in dem mittleren Abschnitt der Welle und einem öleinlaßkanal und einem ölauslaßkanal, die in Längsrichtung im Inneren des Wellenabschnittes verlaufen und in die Ventil-Gleitnuten münden, wobei der Zylinderblock drehbar auf der Welle montiert ist und eine Vielzahl von sich darin radial erstreckenden Zylinderräumen, sowie eine Vielzahl von verschieblich in die Zylinderräume eingesetzten Kolben, die sich relativ zu der exzentrischen Welle nach innen oder nach außen bewegen können, aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolben (10) einen oberen Abschnitt oder Kopf mit einer konkaven oder konvexen sphärischen Fläche aufweisen, welche in Eingriff steht mit einer konvexen oder konkaven Fläche an der Innenseite eines Kolbenschuhs (12), an dessen anderer (äußerer) Seite eine plane Fläche vorgesehen ist, daß ein kreiszweieckförmiges Segment (13) mit einer Krümmung gleich der Krümmung der inneren Umfangsfläche des trommeiförmigen Gehäusezwischenstückes (7) zwischen dem Kolbenschuh (12) und der inneren Umfangsfläche des trommeiförmigen Zwischenstückes (7) vorgesehen ist, daß der Kolbenschuh (12) in der Mitte seiner äußeren planen Ebene

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eine hydraulische Ausnehmung bzw. hydraulische Tasche (12a) mit einer Flächengröße, die im wesentlichen gleich der Größe der effektiven druckaufnehmenden Fläche des Kolbens (10) ist, aufweist, und daß die Tasche (12a) über einen Kanal (12b) in dem Kolbenschuh (12) und einen Karial (10a) in dem Kopf des Kolbens (10) mit dem Zylinderraum (9) in Verbindung steht.
2. Radialpumpe bzw. -maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Segment (13) an entgegengesetzt angeordneten Endflächen ein Paar von FührungsvorSprüngen (13a) aufweist, daß an den beiden Seiten des Zylinderblockes (1) ein Paar von Stützplatten (I¹O unbestimmt verschieblich angeordnet ist, welche eine Vielzahl von mit den Führungsvorsprüngen (13a) in Eingriff stehenden Führungsnuten (I¹Ia) aufweisen, um das Segment (13) sowohl radial als auch in Umfangsrichtung des trommeiförmigen Zwischenstückes (7) zu steuern und zu führen, daß die Stützplatten (14) mit einer Vielzahl von Führungslöchern (I¹Ib) zur Synchronisierung der Drehbewegungen der Segmente (13) und des Zylinderblockes (1) ausgestattet sind, wobei die . Führungslöcher (I¹Ib) von Führungsrollen (16) erfaßt werden, welche an entgegengesetzt angeordneten Enden einer Vielzahl von Zapfen (15) montiert sind, die in den Zylinderblock (1) eingesetzt und daran befestigt sind, und daß der Durchmesser eines Führungsloches (I4b) gleich der Summe der Durchmesser einer Führungsrolle (16) und der zweifachen Exzentrizität ist, um den Stützplatten (I¹I) eine Drehung koaxial zu dem trommeiförmigen Zwischenstück (7) zu ermöglichen, während sich der Zylinderblock (1) exzentrisch dreht.

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