DE4115642C2

DE4115642C2 -

Info

Publication number: DE4115642C2
Application number: DE19914115642
Authority: DE
Inventors: Viktor 7800 Freiburg De Jeiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1993-07-22
Also published as: DE4115642A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikmotor bzw. eine Hydraulikpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Flügelpumpen/Motoren mit zentrischer Lagerung des Rotors, mit durchgehendem konstantem Förderquerschnitt, der an drei Stellen vom Rotor umschlossen wird, sind bekannt. Der dadurch erforderliche Einbau von Führungselementen im Kanal, zur Schieberverstellung, wurde verschieden gelöst. So sind diese Elemente einer solchen Flügelpumpe bekannt aus der FR-PS 13 54 976 und der DE-OS 16 53 849.

Flügelpumpen/Motoren haben verschiedene Schwachstellen, welche ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzen. Bei hohem Arbeitsdruck, hoher Umdrehungszahl und hoher Gesamtleistung sind die Leistungsverluste durch Arbeit für die Flügelverstellung und durch Spaltverluste ziemlich hoch. Außerdem steigt auch der mechanische Verschleiß. Wo hohe Leistung, hoher Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringen Abmessungen gefragt sind - z. B. bei der Kraftübertragung in Kraftfahrzeugen vom Motor auf die Räder (Wandler!) - sind Flügelpumpen noch unwirtschaftlich.

Der Erfindung hat die Zielsetzung, die Leistungsminderung der Schwachstellen zu reduzieren. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Im Anhang an diese Beschreibung ist die rechnerische Leistungskurve einer Hydro-Turbine/Motor (unter Berücksichtigung der kennzeichnenden Teile des Patentanspruchs 1) an einem Beispiel aufgezeigt.

Die langgezogenen Führungsstege im Kanal zwischen Arbeitskanal und Auslauf verschieben die Schieber genau dort, wo sie praktisch unbelastet sind und durch ihre maximal mögliche Länge wird die Stellkraft für die Schieber minimiert.

Die Aushöhlung der Schieber bis auf das statisch erforderliche Minimum verringert dessen Gewicht und damit die Stellarbeit. Außerdem kann der Austausch der Hydro-Flüssigkeiten zwischen Schieberkammer und Förderkanal stattfinden ohne Förderverlust beim ein- bzw. auftauchen der Schieber in bzw. aus der Kammer, die starke Aushöhlung reduziert auch die Austauschmenge auf ein Minimum.

Die seitliche Stützung der Schieber in Schlitzen in den mit dem Rotor verbundenen Seitenwänden des Kanals ermöglicht die Konstruktion wie unter Anspruch 3 beschrieben. Außerdem ist hier durch den Anpreßdruck, in der Arbeitsstellung der Schieber, eine Verminderung der "Spaltverluste" zu erwarten, da dort die Abdichtung verbessert wird.

Das statische System der Schieber unter Last - ein dreiseitig gelagertes Element statt eines auskragenden Flügels - in Verbindung mit dem Merkmal unter Anspruch 3, verhindert Schieberverklemmungen und dadurch bedingte Leistungsverluste bei der Stellarbeit.

Das Gelenk zwischen Trennelement und Gehäuse bewirkt in Verbindung mit der Gestaltung des Elementes, (wie dargestellt) daß ein Anpreßdruck auf den Rotorkern erfolgt und dort ebenfalls die Spaltverluste vermindert werden. Außerdem sprechen fertigungstechnische Gründe für ein Gelenk.

Die kurz gehaltenen Schieber, welche so durch die seitliche Stützung, nach Anspruch 1, in den seitlichen Schlitzen der Kanalwände möglich werden, bringen alle Vorteile, welche durch eine Verringerung der Masse der bewegten Schieber entstehen. Außer weniger Leistungsverlust bei der Stellarbeit wird auch ein schnellerer Lauf des Rotors ermöglicht.

Weitere Konstruktionsmerkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben:
An den Übergängen zwischen Arbeitskanal (3) und den Ein-/Auslaufkanälen sind Vertiefungen (6) in die äußere Gehäusewand vorgesehen, welche eine schnelle Entlastung der Schieber beim Beginn des Stellvorganges bewirken.
Im Trennelement sind zum Rotor hin Diagonaldichtungen eingebaut.
Die kurzen Schieber mit der abgeschlossenen, bzw. nur nach den Förderkanälen hin offenen Schieberkammern ermöglichen, außer den Ausführungen nach A1 (Normalausführung) oder A2 (mit Dichtung zur Gehäusewand) welche für beide Drehrichtungen geeignet sind, auch die Ausführungen B1 und B2, welche nur bei einer Drehrichtung des Rotors funktionieren. Durch die Öffnungen (16) wird in Arbeitsstellung ein Druck in der Schieberkammer erzeugt, welcher wiederum auf den Restquerschnitt der Schieber eine Kraftwirkung radial nach außen zur Gehäusewand bewirkt und dort durch den Anpreßdruck eine bessere Abdichtung gegen Spaltverluste in der Arbeitsstellung bringt.
Die Schieberkopf-Verbreiterungen (17) der Schiebervarianten A2 und B2 können die Spaltverluste vermindern. Die Vertiefungen (18) im Rotorkern vor den Öffnungen der Schiebervarianten B1 und B2 sind erforderlich, um den Flüssigkeitsaustritt kurz vor der Beendigung des Versenkens der Schieber in die Schieberkammer ungehindert zu gewährleisten.
Durch den Austausch der Hydraulikflüssigkeit zwischen Schieberkammern und Förderkanal bei jedem Stellvorgang, ist eine genaue Proportionalität zwischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors und der Fördermenge gegeben.

Eine Bestückung des Rotors mit mehr als zwei Schiebern, wie dies bei den bekannten Konstruktionen üblich ist, bringt hier eher eine Verminderung des Wirkungsgrades durch die zusätzliche Stellarbeit für den Schieber. Sinnvoll kann eine Mehrbestückung sein, wenn gleichzeitig die langgezogenen Ein-/Auslaufbereiche vergrößert werden, was die Schnell-Lauf-Eigenschaften verbessert.

Abmessungen
Förderkanal
Außendurchmesser	175 mm
Innendurchmesser	145 mm
mittlerer Durchmesser	160 mm
Querschnitt	30_*15 mm
Leistungsaufnahme	20 KW

Hydraulikflüssigkeit
Viskosität
10_*10^-6 m²/s
(ungünstige Annahme)	40_*10^-6 m²/s

Diagramm der Leistungsverluste bei konstanter Leistungsaufnahme (KW)

Claims

1. Hydraulikmotor bzw. -pumpe mit einem Gehäuse und zentrisch angeordnetem Rotor, mit mindestens zwei Schiebern, die einen zentrisch angeordneten Förderkanal gleichbleibenden Querschnitts unterteilen, wobei der Kanal aus Einlauf-, Arbeits- und Auslaufbereich besteht, mit einem mittleren Führungssteg für die Schieberverstellung und mit einem Trennelement zwischen Einlauf und Auslauf, wobei der Rotor den Kanal an drei Seiten des Durchflußquerschnittes durchgehend umschließt, dadurch gekennzeichnet,
daß die mittleren Führungsstege (5) jeweils im Einlauf- und Auslaufbereich (4) angeordnet sind und langgezogen voll über diese Bereiche verlaufen,
daß die Schieber (10) durchgehend radial gerichtete Aushöhlungen (12) aufweisen, welche den Schieberquerschnitt bis auf die festigkeitsmäßig erforderliche Größe reduzieren,
daß die Schieber (10) auch in seitlichen Schlitzen (11) des Rotors, in den Seitenwänden des Förderkanals, geführt sind.

2. Hydraulikmotor bzw. -pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Trennelement (13) zwischen Einlauf und Auslauf (14) ein Gelenk (7) angeordnet ist, welches das sonst starre Element in der Ebene der Rotordrehung beweglich macht.

3. Hydraulikmotor bzw. -pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schlitzen (9 u. 11) des Rotors geführten Schieber (10) so kurz gehalten sind, daß sie in der Arbeitsstellung fast vollständig aus dem Rotorkern herausstehen und sich dadurch auch in den seitlichen Schlitzen (11), unter Belastung, abstützen müssen.