DE2917467A1 - Ventilanordnung fuer hydrostatische drehkolbenmaschinen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

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professional representatives before the european patent office agre£s pres l'officb europebn des brevets

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D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE telefon: (089) 66 20 telegramm: protectpatent telex: J 24070

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Patentanmeldung

Anmelder; AMERICAN HYDRAULIC PROPULSION SYSTEMS, 255 Humphrey Street, Englewood, New Jersey, U. S. A.

INC.

Titel:

Ventilanordnung iür hydrostatische Drehkolbenmaschinen

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PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ

PROFESSIONAL JIEPRBSENTATIVES BEPORE THB EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGRESs PRES l'oPFICE EUROPfcBN BES BREVETS

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DIPL.-CIIEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.J DIPl.-WIRTSCH.-INO. RUPERT GOBTZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 6610 51 telegramm: protectpatent TB LEXt 524O7O

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Beschreibung

Ventilanordnung für hydrostatische Drehkolbenmaschinen

Bei den meisten hydrostatischen Drehkolbenpumpen und -motoren wird der Fluidstrom zu und aus den Zylindern mit einem Drehventil gesteuert, das sich zusammensetzt aus einem feststehenden Bauteil mit einer oder mehreren Zuführöffnungen und einer oder mehreren Rückführöffnungen, und aus einem Drehkörper oder Rotor, bei dem Kanäle zu den Zylindern von Rotoröffnungen her führen, die sich zu den feststehenden Öffnungen hin periodisch in zeitlicher Abhängigkeit von den Arbeitsspielen der Kolben öffnen. Sowohl in den oberen als auch in den unteren Totpunktstellungen der Kolben sind die Rotoröffnungen durch die Stegbereiche der die feststehenden öffnungen voneinander trennenden Brücken verschlossen, wobei diese Verschließungen die notwendigen Trennstellen oder Ab grenzungen zwischen den Hoch- und Niederdruckphasen der Kolbenarbeitsspiele darstellen. Die feststehenden öffnungen, an denen hoher Druck herrscht, wechseln mit feststehenden

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Öffnungen ab, an denen niedriger Druck herrscht, und die Stegbereiche zwischen einander benachbarten feststehenden Hoch- und Niederdruck-Öffnungen überlappen sich im allgemeinen in den Kolben-TotpunktStellungen beiderseits jeder Rotoröffnung mit den zwischen den Rotoröffnungen gelegenen Stegbereichen des Ventilrotors, um Undichtigkeiten zwischen den Hoch- und Niederdruck-Öffnungen so gering wie möglich zu halten.

Wenngleich es für hydrostatische Drehkolbenmaschinen (Pumpen und Motoren) viele geeignete Drehventil-Systeme gibt -, in manchen Fällen kann die Gesamtraaschinenauslegung die Verwendung bestimmter Typen erforderlich machen -, hat ein für eine Vielfalt von Maschinen besonders vorteilhaftes Ventilsystem einen zentralen, feststehenden, zylindrischen Zapfen oder Lagerschaft mit Zuführ- und Rückführkanälen, die in Zu- und Ablaufbereiche münden, welche durch eine diametrale Wand voneinander getrennt sind und über verhältnismäßig große Ein- und AblaufÖffnungen nach außen münden. Ein Rotor mit mehreren Zylindern, von denen jeder durch einen Kanal mit einer Rotoröffnung verbunden ist, die an einer inneren, zylindrischen Fläche mündet, ist am Lagerschaft drehbar so angeordnet, diß die Rotoröffnungen die Öffnungen im Lagerschaft überstreichen. Am Lagerschaft sich diametral gegenüberliegende Brücken verschließen jede Rotoröffnung in den Totpunktstellungen jedes Kolbens. Die vorstehend beschriebene Ventilausbildung ist für Maschinen von Vorteil, bei denen jeder Kolben während jeder Umdrehung des Rotors ein vollständiges Arbeitsspiel ausführt. Eine vollständige Maschine (Pumpe oder Motor) mit einem Ventil in ungefähr der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist aus der US-PS 3 709 104 bekannt.

Die spezielle Konstruktion der Ventilanordnung von hydrostatischen Drehkolbenpumpen und -motoren beinhaltet mehrere Schwierigkeiten. Theoretisch sollte der größte hydraulische Wirkungsgrad durch ständiges Offenhalten der Rotoröffnungen,

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außer am oberen und unteren Totpunkt des Kolbens, erreichbar sein, wodurch zum Zu- und Rückführen von Fluid der gesamte Zylinderinhalt jedes Zylinders ausgenutzt wird. In der Praxis wird der Leistungsgrad in hohem Maße verringert durch die Undichtigkeit zwischen der zwischen den feststehenden Öffnungen gelegenen Brücke und jeder Rotoröffnung in und nahe den Totpunktstellungen und ist daher im allgemeinen unpraktisch. Eine Verringerung der Undichtigkeit und eine Verbesserung des Leistungsgrades werden im allgemeinen durch Vergrößern der Breite der Brücke nach beiden Seiten des Rotoröffnungs-Totpunktes erzielt, wodurch an beiden Seiten jeder Rotoröffnungs-Totpunktstellung Überlappungen zwischen den Stegbereichen des feststehenden Ventilbauteils und dem Rotor geschaffen werden, die Abdichtungszonen bilden, welche den Durchtritt von Fluid begrenzen.

Eine Verbesserung des Leistungsgrades durch die Schaffung von auf eine Verringerung der Undichtigkeit zielenden Überlappungen an den Brücken wird jedoch mit erhöhter Kavitation und mit sowohl hydraulischem als auch mechanischem Geräusch erkauft, das sich aus den Druckimpulsen ergibt, die durch die Kolbenverstellung bei verschlossener Rotoröffnung erzeugt werden. Das Kavitations- und Geräuschproblem äußert sich in mehreren Formen. Vielleicht die schwerstwiegende Auswirkung tritt bei Beginn des Ansaughubes bei einer Pumpe auf: der Kolben versucht, Fluid anzusaugen, während die Rotorö.ffnung geschlossen ist, und erzeugt statt dessen ein Vakuum und folglich Kavitation und das zugehörige Geräusch. Andere Beispiele wichtiger Auswirkungen der Verschließung einer Rotoröffnung sind

1) bei einer Pumpe und KoIbenverβteilung bei nahe dem Ende des Ansaughubes verschlossenen Öffnungen: Kavitation, hydraulisches Geräusch und Energieverlust;

2) bei einer Pumpe und Kolbenverstellung bei nahe dem Beginn und Ende des Ausstoßhubes verschlossener Öffnung: Druckimpuls, damit einhergehend Entstehung sowohl von hydraulischem als auch mechanischem Geräusch und Energieverlust

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infolge zusätzlicher Arbeit, die aufgebracht werden muß, um zum Ausgleichen der Kolbenverstellung Fluid durch die Überlappungsstellen hindurchzudrücken;

3) bei einem Motor und Kolbenverstellung/nahe dem Beginn oder Ende des Arbeitshubes (Hochdruck-Zuführung) verschlossener Öffnung: Druckabfall im Zylinder mit möglicher Kavitation und Geräuschbildung; Energieverlust, weil das Fluid am Kolben nicht "arbeitet";

4) bei einem Motor und Kolbenverstellung bei nahe dem Beginn oder Ende des Ausstoßhubes (Niederdruck-Rückführung) verschlossener Öffnung: Lruckimpuls (weil Fluid eingeschlossen ist); hydraulisches und mechanisches Geräusch; Energieverlust durch Arbeit am eingeschlossenen Fluid.

Das Ausmaß, in dem Überlappungen nachteiligen Einfluß auf den Wirkungsgrad haben und zu Kavitation und Geräusch führen, iet vom Grad der Überlappung und von der Größe des Spiels zwischen dem feststehenden Ventilbauteil und dem Rotor abhängig. Wenn der Betrag der Überlappung verkleinert, das Spiel vergrößert wird, oder beides, werden Kavitation und Geräusch verringert, die Undichtigkeit nimmt jedoch zu und jeder Gewinn beim Gesamtleistungsgrad infolge eines längeren wirksamen Kolbenhubes kann durch eine Verringerung des Leistungsgrades aufgrund erhöhter Undichtigkeit ausgeglichen werden.

In der US-FS 1 964 244 wird vorgeschlagen, Überlappungen an der Eintrittsseite jeder Brücke völlig wegzulassen und nur an den Austrittsseiten vorzusehen. Es ist allenfalls fraglich, ob die Null-Überlappung im Hinblick auf die größere Undichtigkeit und den gleich großen Leistungsverlust die beste Gesamtkonstruktion darstellt; Zudem kann die Arbeiterichtung nicht umgekehrt werden, so daß der in der US-FS 1 964 244 enthaltene Lösungsvorschlag im allgemeinen nur auf Pumpen anwendbar ist.

Die Erfindung schafft ein Ventileystem für eine hydrostatische Drehkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), das Kavitation und

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Geräusch in bedeutendem Maße verringert, eine wirkungsvolle Abdichtung durch große Überlappungen ermöglicht und somit Einbußen beim Leistungsgrad aufgrund von Undichtigkeit so gering wie möglich hält, und den Leistungsgrad durch eine wirkungsvollere Ausnutzung der Abschnitte jedes Kolbenhubes verbessert, die mit der Überdeckung der Rotoröffnungen durch die Brücken zusammenfallen.

Erfindungsgemäß aind Öffnungen ausgebildet, die während ausgewählter Perioden oder während aller Perioden der Kolbenhübe, bei denen die Rotoröffnung durch eine Brücke verschlossen ist, außer in ungefähr dem oberen oder unteren Totpunkt, jeden Zylinder mit dem Zufuhr- oder/und dem Rückführbereich verbinden. Insbesondere stehen eine oder mehr Öffnungen für einen beliebigen oder alle der nachstehend genannten Betriebszustände zur Verfügung:

1) für den anfänglichen Abschnitt des Fluid-Zufuhrhübes eine oder mehr Öffnungen, die jeden Zylinder mit dem Zuführbereich verbinden, während nach dem Verlassen des unteren Totpunktes die zugehörige Rotoröffnung durch eine Überlappung an der Austrittsseite einer Brücke verschlossen ist;

2) für fen letzten Abschnitt des Fluid-Zufuhrhübes eine oder mehr Öffnungen, die jeden Zylinder mit dem Zuführbereich verbinden, während vor Erreichen des oberen Totpunktes die zugehörige Rotoröffnung durch eine Überlappung an der Eintrittsseite einer Brücke verschlossen ist;

3) für den anfänglichen Abschnitt des Pluid-Rückführhubes eine oder mehr Öffnungen, die jeden Zylinder mit dem Rückführbereich verbinden, während nach Verlassen des oberen Totpunktee die zugehörige Rotoröffnung durch eine Überlappung an der Austritteseite einer Brücke verschlossen ist; und

4) für den letzten Abschnitt des Fluid-RUckführhubes eine oder mehr öffnungen, die jeden Zylinder mit dem Rückführbereich

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verbinden, wenn vor Erreichen des oberen Totpunktes die zugehörige Rotoröffnung durch eine Überlappung an der Eintrittsseite einer Brücke verschlossen ist.

Jede der vorstehend genannten Öffnungen ist so ausgelegt, daß sie eins Pluidströmungsrate liefert, die nicht kleiner ist als die Rate, welche bei verschlossener Rotoröffnung von der Verdrängung während des betreffenden Hubabschnittes verlangt wird. Diese Verdrängung und die Zeitdauer des Öffnungsverschlusses lassen sich ohne Schwierigkeiten berechnen, und ausgehend davon lassen sich mit Hilfe normaler Fluidstromgleichungen Öffnungsabmessungen bestimmen, die die notwendige Strömungsrate erzeugen. Es ist außerdem von Vorteil, wenn die Strömungsrate diejenige nicht sehr übersteigt, welche durch die Verdrängung während des Öffnungsverschlusses benötigt wird.

Wenngleich die Öffnungen im Rotor ausgebildet sein können, ist es am einfachsten oder am wenigsten kostspielig, wenn Löcher in die Brücken gebohrt werden. Im allgemeinen stehen Öffnungen für alle vier der vorstehend genannten Betriebszustände zur Verfügung.

Die Öffnungen bewirken eine beträchtliche Verringerung von Geräusch und Kavitation dadurch, daß sie während jedes Arbeitsspiels ständig Fluid zu und aus den Zylindern strömen lassen, wodurch steilflankige Druckimpulse bzw. harte Druckstöße gemildert oder praktisch ausgeschlossen werden. Die Öffnungen lassen sich so auslegen, daß sie die Raten von zwischen Zuführ- und Rückführphasen auftretenden Druckänderungen begrenzen und in jedem Falle weichere Übergänge zwischen hohen und niedrigen Drücken erzeugen. Das Spiel zwischen dem Lagerschaft und dem Rotor kann einzig auf Abdicht- und Schmierwirkung hin ausgelegt sein statt als Kompromiß zur Erzielung der erforderlichen Undichtheit zwischen den Zylindern und den Zuführ- und Rückführbereichen des Lagerechaftes. Dies ist ein besonders wichtiger Vorteil bei langsamlaufenden Hochdruck-

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Maschinen. Dadurch daß die Zylinder während der Zuführhübe p

gefüllt gehalten werden und sich während der Rückführhübe j entleeren können, werden die EnergieVerluste gemildert, ohne

daß die Abdichtung nachteilig beeinflußt wird. Die Öffnungen %

vergrößern die Undichtheit nicht in bedeutendem Maße, da sie §

klein sind, liefern Strömungsraten, die ungefähr der Ver- :

drängung entsprechen, und sind in einem Abstand voneinander ^

angeordnet, der nicht kleiner ist als die entsprechende Ab- |>

messung jeder Rotor öffnung. ||

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Ventilteils eines Lagerschaftes, der mit Öffnungen in den Brücken versehen ist,

den Schnitt 2-2 in Pig. 1,

einen Abschnitt eines Lagerschaftes und eines Rotors

im Schnitt 3-3 in Pig. 4, ,

den Schnitt 4-4 in Pig. 3,

einen Abschnitt eines Lagerschaftes und eines mit ' den Öffnungen versehenen Rotors im Schnitt 5-5 in

Pig.· 6 und ;

Fig. 6 den Schnitt 6-6 in Pig. 5.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Lagerschaft ist beispielsweise in einer Pumpe oder einem Motor des in der US-PS 3 709 104 j beschriebenen und dargestellten Typs verwendbar und hat einen , zylindrischen Ventilteil, in den sich von einem Ende aus vier große Löcher 10, 12, 14 und 16 hinein erstrecken. Die beiden Löcher 10 und 12 gehen von einer nicht gezeichneten Pluidzuführleitung aus, während die beiden anderen Löcher 14 und 16 zu einer nicht gezeichneten Rückleitung zurückführen. Am ·■„« Ventilteil sind Ausnehmungen 18 und 20 durch eine diametrale Trennwand 22 voneinander getrennt. Die Ausnehmung 18 ist ein >

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Zuführbereich und am Umfang des Lagerschaftes durch eine Zuführöffnung 24 begrenzt, während die Ausnehmung 20 ein Rückführbereich ist und durch eine Rückführöffnung 26 begrenzt ist. Die Seitenränder der Zufuhr- und Rückführöffnungen 24 und 26 im Lagerschaft begrenzen Brücken 28 und 30, die symmetrisch an entgegengesetzten Seiten des Lagerschaftes an den Seiten der Trennwand 22 angeordnet sind. Längsgerichtete Stege 32 und 34 im rechten Winkel zur Trennwand 22 versteifen den Ventilteil.

Gemäß Fig. 3 und 4, die den in Fig. 1 und 2 dargestellten Lagerschaft zeigen, ist am Ventilteil des Lagerschaftes ein Rotor 36 angeordnet, der aus einem den Lagerschaft umschließenden zylindrischen Block 38 und mehreren radial ausgerichteten Zylindern 40 zusammengesetzt ist, von denen fünf gezeichnet sind. In den Zylindern 40 sind nicht gezeichnete Kolben in radialer Richtung hin- und herbewegbar. Die Kolben sind, wenn es sich um eine Pumpe handelt, beim Arbeitshub durch eine nicht gezeichnete Reaktions-Baugruppe antreibbar, die in bezug auf die Achse des Lagerschaftes und des Rotors 36 exzentrisch angeordnet ist; handelt es sich um einen Motor, treiben die Kolben beim Arbeitshub die genannte Reaktions-Baugruppe. Die Achsen der Reaktions-Baugruppe und des Lagerschaftes sind in einer diametralen Ebene angeordnet, welche die Brücken 28 und 30 halbiert; die oberen und unteren Totpunktstellungen jedes Kolbens ergeben sich daher dann, wenn die Achse des entsprechenden Zylinders in dieser Ebene liegt. Beispielsweise, wenn die Achse der Reaktions-Baugruppe entsprechend Fig. 4 links von der Achse des Lagerschaftes angeordnet ist, ist jeder Kolben im mit OTF bezeichneten oberen Totpunkt, wenn die Zylinderachse durch die 9-Uhr-Stellung geht, und im unteren Totpunkt UTP, wenn die Zylinderachse durch die 3-Uhr-Steilung geht. Wenn sich jeder Zylinder, beim gezeigten Beispiel im Gegenuhrzeigersinn, aus der UTP-in die OTF-Stellung dreht, tritt Fluid durch eine Rotoröffnung 42 an der Innenbohrung des Rotorblockes 38 ein und wird einem Zu- und Ableufkanal 44 entlang zum Zylinder 40

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geleitet. Der Zuführhub endet, und der Rückführhub beginnt, im oberen Totpunkt OTP, wobei sich der Kolben auf dem Weg vom oberen Totpunkt OTP zum unteren Totpunkt UTP zum Lagerschaft hin zurückbewegt.

Verschiedene Flächen der von den Ausnehmungen 18 und 20 gebildeten Zuführ- und Rückführbereiche des Lagerschaftes, die Öffnungen des Lagerschaftes und die Rotoröffnungen 42 sowie die Zu- und Ablaufkanäle 44 des Lagerschaftes und des Rotors 36, die in den Zeichnungen dargestellt sind, sind in gleicher Weise gestaltet wie bei bestimmten Ausführungsformen, welche in der DE-OS 28 52 991 beschrieben und dargestellt sind. Die Öffnungen und Kanäle gewährleisten durch ihre Gestalt ein gleichmäßiges, verhältnismäßig turbulenzfreies Strömen zu und aus den Zylindern 40 zur Erzielung eines ruhigen, wirkungsvollen Betriebes.

Die Brücken 28 und 30 sind etwas breiter als die Rotoröffnungen 42, und die Enden des Rotorblockes 38 erstrecken sich in der Längsrichtung etwas über beide Enden der Rotoröffnungen 42 und der Zuführ- und Rückführöffnungen 24 und des Lagerschaftes hinaus. Die Überlappungen in der Breiten- und Längsrichtung zwischen der Rotorbohrung und dem Lagerschaft schaffen eine Abdichtung rings um die Rotoröffnungen 42 und die Zuführ- und Rückführöffnungen 24 und 26, da das kleine radiale Spiel und die großen (relativen) Längen der Überlappungen den Pluidstrom stark einschränken. Einige Undichtheit ist unvermeidlich und zur Schmierung zwischen dem Rotor 36 und dem Lagerschaft tatsächlich notwendig. Die Erfindung gestattet eine Optimierung der Abdichtung und Schmierung über die Auslegung des Spiels und der Brückenbreite, ohne daß Bedenken hinsichtlich der Kavitation und der Geräuschbildung bestehen müßten, die durch das Verschließen der Rotoröffnungen 42 bei sich bewegenden Kolben hervorgerufen werden.

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Bei der Ausführungsform gemäß Pig. 1 bis 4 sind in jeder der Brücken 28 und 30 zwei Zu- und Ablaufkanäle bzw. Öffnungen 46 und 48 bzw. 44 und 50 so angeordnet, daß sie, wenn der zugehörige Zylinder 40 die UTP- bzw. OTP-Stellung einnimmt, symmetrisch zum oberen Totpunkt OTP und unteren Totpunkt UTP und im Abstand von der Ebene OTP-UTP etwas außerhalb des Randes der zugehörigen Rotoröffnung 42 gelegen sindj die Rotoröffnungen 42 sind daher in diesen Stellungen völlig verschlossen. Während eines Zeitraumes, der von der Brückenbreite abhängig ist, sind die Rotoröffnungen 42 vom unteren oder oberen Totpunkt UTP bzw. OTP aus nach beiden Seiten durch die Brücke 30 bzw. 28 geschlossen, jedoch kann Fluid, je nach Fall, durch die Öffnungen 44 und 50 bzw. 46 und 48 zu oder von den Zuführ- oder Rückführbereichen her strömen, die von den Ausnehmungen 18 und 20 gebildet sind. Die Strömungsrate durch jede Öffnung 44, 46, 48 und 50 ist bei einer gegebenen Fluidviskosität, gegebenem Druckabfall und gegebener Maschinengeschwindigkeit eine Funktion hauptsächlich der Länge und des Durchmessers der Öffnung 44, 46, 48 oder 50, und Länge und Durchmesser lassen sich mathematisch so bestimmen, daß der Strom an den Zylinderinhalt zwischen dem unteren oder dem oberen Totpunkt UTP bzw. OTP und dem Sichöffnen der Zuführ- und Rückf uhr öffnungen 24 und 26 des Lagerschaftes zu den Rotoröffnungen 42 hin exakt angepaßt ist.

Statt einer einzigen Öffnung 44, 46, 48 oder 50 an jeder Seite der Rotoröffnung 42, wenn diese die OTP- oder die UTP-Stellung einnimmt, können an jeder Seite mit verschiedenen Umfangsabständen von der Ebene UTP-OTP mehrere Öffnungen gleicher oder verschiedener Abmessungen ausgebildet sein, um während der Verschließung der Rotoröffnung 42 durch die Brücke 28 bzw. 30 eine veränderliche Strömungsrate zu und von den Zylindern 40 zu erzeugen; je weiter die Rotoröffnung 42 vom Totpunkt entfernt ist, je größer ist die Zahl der freiliegenden Öffnungen, und umgekehrt. Durch Ausbilden der öffnungen mit verschiedenen Abmessungen, in verschiedener Anzahl und an verschiedenen Stellen lassen sich an den Ein- und Austrittsseiten

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¥■■ des unteren und oberen Totpunktes UTP bzw. OTP verschiedene μ Stromregelungsaufgaben erfüllen.

Wenn der Lagerschaft und der Rotor 36 gemäß Fig. 3 und 4 in '£ eine Pumpe eingebaut sind, ergeben sich durch die Öffnungen %, 44,46,48 und 50 folgende Wirkungen: η

1) Während der Zeit, in der sich ein Zylinder 40 aus der dem _;i unteren Totpunkt UTP entsprechenden Stellung in die Stellung g bewegt, die dem Siehöffnen der entsprechenden Rotoröffnung I

42 zum Zuführbereich 18 hin entspricht, kann durch die |

Öffnung 44 Fluid in den Zylinder 40 strömen. Kavitation und Geräusch, hervorgerufen durch das Ansaugen des Kolbens bei geschlossener Rotoröffnung 42, sind in hohem Maße'

herabgesetzt oder ausgeschaltet. |

2) Vom Verschließen der Rotoröffnung 42 durch die Brücke 28 |

bis zum oberen Totpunkt OTP kann durch die Öffnung 46 | Fluid aus dem Zuführbereich bzw. der Ausnehmung 18 zuströmen, bei im wesentlichen gleicher Wirkung wie

unter (1). y

3) Ein Zylinder 40, der sich vom oberen Totpunkt OTP in die Ϊ Stellung bewegt, in der er sich zum Rückführbereich bzw. zur Ausnehmung 20 hin öffnet, kann durch die Öffnung 48 ':[ Fluid abgeben und unterliegt nicht aem harten Druckstoß, -t der auftreten würde, wenn der Kolben gegen eine voll- V ständig geschlossene Rotoröffnung 42 arbeiten würde. Hydraulische und mechanische Geräusche sind stark gemildert, und der Kolben leistet Arbeit.

4) Bei einem Zylinder 40, der sich aus der Stellung mit Ver- ^ Schließung durch die Brücke 30 zum unteren Totpunkt UTP hin bewegt, gibt die Öffnung 50 Fluid an den Rückführ- §- bereich bzw. die Ausnehmung 20 des Lagerschaftes ab, bei ^: gleichen Vorteilen wie vorstehend unter (3) angegeben. ^

Bei einem Motor kann unter hohem Druck stehendes Fluid durch die Öffnungen 44 und 46 aus dem Zuführbereich bzw. aus der :

Ausnehmung 18 in jeden Zylinder 40 während der Zeiträume ψ

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einströmen, in denen die Rotoröffnungen 42 durch die Brücken 28 und 30 verschlossen sind, jedoch nicht die UTP- oder OTP-Stellung einnehmen. Das Fluid leistet nützliche Arbeit, und Kavitation und Geräusch, hervorgerufen durch die Kolbenbewegung in einem geschlossenen Zylinder 40, sind in beträchtlichem Maße herabgesetzt. Das Rückströmen des Fluides durch die Öffnung 48 beginnt, sobald ein Zylinder 40 die dem oberen Totpunkt OTP entsprechende Stellung verläßt, und et* tritt kein geräuschvoller, verlustbringender "Stoß" gegen ein eingeschlossenes, unter hohem Druck stehendes Fluid auf. In ähnlicher Weise setzt sich vom Verschließen der Rotoröffnung 42 durch die Brücke 30 bis zur dem unteren Totpunkt UTP entsprechenden Stellung eine gleichmäßige Rückströmung durch die Öffnung 50 fort.

Während jedes Teilhubes zwischen dem Verschließen einer Rotoröffnung 42 und einem der Totpunkte entspricht der Fluidstrom durch die zugehörige Öffnung 44, 46, 48 oder 50 exakt der sich aus der Kolbenverstellung bzw. -Verdrängung-ergebenden Anforderung. An den Undichtheitsstellen treten geringfügige Fluidmengen durch, da von den Zylindern 40 kein Fluid "angefordert" wird. Der Maschinenbetrieb ist weicher und ruhiger; der Wirkungsgrad ist erhöht; die Abdichtung ist optimiert, da an der Berührungsstelle zwischen dem Rotor 36 und den Stegbereichen des Lagerschaftes für den Fluidstrom aus dem Hoch- in den Niederdruckbereich keine kurzen Wege zur Verfügung stehen.

Fig. 5 und 6 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Öffnungen statt im Lagerschaft im Rotor 36 ausgebildet sind. Dies ist selbstverständlich etwas kostspieliger, da viel mehr Löcher an weniger gut zugänglichen Stellen eingebohrt werden müssen; von den Ergebnissen her.ist diese Lösung jedoch gleichwertig. Jeder Zylinder hat zwei Öffnungen 52 und 54, die sich von ihm aus schräg in entgegengesetzten Richtungen erstrecken und an der Rotorbohrung an solchen Stellen münden, daß sie, wenn der Zylinder am oberen oder

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unteren Totpunkt OTP bzw. UTP anliegt, genau innen am Rand jeder Brücke 28 bzw. 30 angeordnet sind. Von der verschiedenen Örtlichkeit der Öffnungen 52 und 54 abgesehen, ist die in Pig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsform gleich mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 4, arbeitet in derselben Weise wie diese und bringt die gleichen Ergebnisse,

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Claims (6)

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   DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

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   PATENTANSPRÜCHE

   Hydrostatische Drehkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), bei der ein Lagerschaft Zufuhr- und Rückführbereiche für Fluid aufweist, die an durch Brücken voneinander getrennten Öffnungen münden, und ein Rotor mehrere Zylinder hat, in denen je ein hin- und herbewegbarer Kolben aufgenommen ist und die nacheinander über Rotoröffnungen mit den Öffnungen im Lagerschaft in Verbindung gebracht und periodisch von den Öffnungen im Lagerschaft durch Verschließen der Rotoröffnungen durch Stegbereiche der Brücken getrennt werden, und bei der jeder der Stegbereiche zur Erzielung einer guten Abdichtung eine beträchtliche Überlappung mit Stegbereichen des Rotors hat, dadurch g e k e nnzeichnet, daß wenigstens eine Öffnung (44,46,48,50; 52,54) jeden Zylinder (40) mit einem Bereich am Lagerschaft während ungefähr der gesamten .Dauer einer oder mehrerer der Perioden der entsprechenden Kolbenhübe verbindet, und zwar

   a) mit dem Zuführbereich (Ausnehmung 18) vom Verschließen der Rotoröffnung (42) bis zum oberen Totpunkt (OTP) des Kolbens, diesen jedoch ausgeschlossen,

   b) mit dem Zuführbereich (18) vom unteren Totpunkt (UTP)

   des Kolbens, diesen jedoch ausgeschlossen, bis zum Öffnen der Rotoröffnung (42) zum Zuführbereich (18) des Lagerechaftes hin,

   c) mit dem Rückführbereich (Ausnehmung 20) vom Verschließen der Rotoröffnung (42) bis zum unteren Totpunkt (UTP), diesen jedoch ausgeschlossen, und

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   d) mit dem Rückführbereich (20) vom oberen Totpunkt (OTP), diesen jedoch ausgeschlossen, bis zum Öffnen der Rotoröffnung (42) zum Rückführbereich (20) hin.
2. 2. Hydrostatische Drehkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), bei der ein Lagerschaft Zuführ- und Rückführbereiche für Fluid aufweist, die an durch Brücken voneinander getrennten Öffnungen münden, und ein Rotor mehrere Zylinder hat, in denen je ein hin- und herbewegbarer Kolben aufgenommen ist und die nacheinander über Rotoröffnungen mit den Öffnungen im Lagerschaft in Verbindung gebracht und periodisch von den Öffnungen im Lagerschaft durch Verschließen der Rotoröffnungen durch Stegbereiche der Brücken getrennt werden, und bei der jeder der Stegbereiche zur Erzielung einer guten Abdichtung eine beträchtliche Überlappung mit Stegbereichen des Rotors hat, dadurch g e k e nnzeichnet, daß Öffnungen (44,46,48,50; 52,54) jeden Zylinder (40) nacheinander mit den Zuführ- und Rückführbereichen (Ausnehmungen 18, 20) des Lagerschaftes während ungefähr der gesamten Periode jedes Kolbenhubes verbinden, wenn die zugehörige Zylinderöffnung (Rotoröffnung 42) durch einen Stegbereich einer Brücke (28,30) verschlossen und der Kolben nicht im oberen oder unteren Totpunkt (OTP bzw. UTP) ist.
3. 3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (44,46,48,50) eine der Brücken (28,30) des Lagerschaftes durchsetzt.
4. 4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (44,46,48,50; 52,54) so bemessen ist, daß ihre Fluidströmungsrate nicht kleiner ist als die Rate, die ausreicht, um während einer solchen Periode jedes Kolbenhubes dem Zylinder (40) eine Fluidmenge zuzuleiten bzw. aus ihm abzuführen, die dem Zylinderinhalt dieses Zylinders (40) während dieser Hubperiode gleich ist.

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5. 5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch
   gekennzeichnet , daß jede Öffnung (44,46,48,50;
   52,54) so bemessen ist, daß ihre Fluidströmungsrate nicht
   wesentlich größer ist als die Rate, die ausreicht, um während g einer solchen Periode des Kolbenhubes dem Zylinder (40) eine | Pluidmenge zuzuleiten bzw. aus ihm abzuführen, die dem Zylin- | derinhalt dieses Zylinders (40) während dieser Arbeitsspiel- | periode gleich ist, um dadurch Verluste durch Undichtigkeit | so gering wie möglich zu halten. f
6. 6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch _; gekennzeichnet, daß jede Öffnung (44,46,48,50)

   eine der Brücken (28,30) des Lagerschaftes durchsetzt.

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