DE4221705A1 - Hydrostatische Maschine mit axialem Schubausgleich - Google Patents
Hydrostatische Maschine mit axialem SchubausgleichInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrostatische
Maschine (Radialkolbenmaschine) nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Eine derartige einflutige sogenannte seitenbeaufschlagte
hydrostatische Maschine ist aus der DE-OS 39 05 936 be
kannt. Dabei sind Maßnahmen und Mittel vorgesehen, um
die auf den Zylinderstern (Rotor) einwirkenden axialen
Schubkräfte über die (Antriebs-) Welle aufzunehmen bzw.
zu kompensieren. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die
axialen Kräfte dabei ungünstig groß sind, und daß darüber
hinaus die Welle einseitig mit einem von den radialen
Kräften herrührenden Biegemoment beaufschlagt, d. h. be
lastet ist. Ein weiterer Problempunkt besteht darin, daß
für Pumpen mit großem Fördervolumen die radialen Ab
messungen der hydrostatischen Maschine relativ groß sind.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
besteht darin, eine hydrostatische Maschine der gattungs
gemäßen Art anzugeben, bei der die axialen (Schub-)Kräfte
bei gleichem Fördervolumen und bei gleichen Strömungsver
hältnissen nur halb so groß sind wie bei der bekannten
hydrostatischen Maschine und bei der auf die Welle kein,
allenfalls ein nur minimales Biegemoment einwirkt.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die besonderen Vorteile dieser Konfiguration bzw. Kon
struktion liegen darin, daß die radialen Abmessungen
relativ gering sind, und daß eine Konterscheibe zur Ab
stützung der axialen Schubkräfte entfallen kann. Insge
samt ergibt sich damit eine hydrostatische Maschine, die
sich im Hinblick auf ihre Drehzahl und ihren Wirkungs
grad, sowie ihre Stabilität und ihre Geräuschentwicklung
vom Stand der Technik positiv unterscheidet.
Besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im
Patentanspruch 1 spezifizierten hydrostatischen Maschine
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Einzelheiten der erfindungsgemäßen hydrostatischen
Maschine werden im folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die hydrostatische
Maschine;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die hydrostatische
Maschine gemäß Fig. 1 längs der Schnitt
linie II-II;
Fig. 3 einen Querschnitt durch die hydrostatische
Maschine gemäß Fig. 1 längs der Schnitt
linie III-III.
Die die hydrostatische Maschine repräsentierende Radial
kolbenmaschine weist ein Gehäuse 1 mit einem zylin
drischen Innenraum 2 auf. Der Innenraum 2 ist von
beiden Seiten her über je einen Gehäusedeckel 3, 4 ab
geschlossen und durch einen axial mittig zum zylindrischen
Innenraum 2 angeordneten kreisringförmigen Zwischen
boden 5 in zwei gleich große Teil-Räume 6, 7 separiert.
In den beiden Teil-Räumen 6, 7 ist je ein Hubring 8, 9
gelagert, die beide über mindestens eine Verbindungs
welle 10 und über Bolzen 11 miteinander und den
Gehäusedeckeln 3, 4 gegenüber fixiert sind. An der Innen
seite 12, 13 der Hubringe 8, 9 gleiten in an sich
bekannter Weise die der Funktion bzw. Verwendung als
hydrostatische Maschine bzw. als Radialkolbenmaschine
dienenden Verdrängerelemente, die aus der funktionalen
Verbindung eines Gleitschuhs oder Gleitsteins 14 und
eines gelenkig damit verbundenen (Verdränger-) Kolbens 15
bestehen. Diese Kolben 15 sind in radialen Bohrungen
16, 17 je eines der den Zylinderstern bildenden Rotoren
18, 19 angeordnet, die ihrerseits verdrehfest und axial
fixiert mit einer über einen Antriebsstutzen 20′ ange
triebenen Welle 20 gekoppelt sind.
Die im vorstehenden beschriebene Konfiguration ent
spricht - abgesehen davon, daß über den Förderstrom bzw.
die Pumpfunktion noch nichts ausgesagt wurde - dem Stand
der Technik insoweit, als die Rotoren 18, 19 an sich
bekannt sind. Die besondere Konstruktion besteht jedoch
darin, daß die hydrostatische Maschine nicht von einem
Rotor 18/19 ausgeht, sondern von zweien, die synchron
miteinander als Förder- bzw. Pumpeinheit wirken (wodurch
letztlich bei radial gleichen Abmessungen die doppelte
Förderleistung erreichbar ist).
Die beiden Rotoren 18, 19 sind im Hinblick auf ihre
Funktion als Pumpelement wie folgt in aufeinander abge
stimmter Weise miteinander gekoppelt bzw. funktionell ver
bunden: In den radialen Bohrungen 16, 17 der Rotoren 18, 19
sind einander zugewandt axiale seitliche Steuerschlitze
21, 22 vorgesehen, über die die Bohrungen 16, 17 zum Zwischen
boden 5 hin offen sind. Diese Steuerschlitze 21, 22
korrespondieren ihrerseits mit in Steuerscheiben (Axial
scheiben) 25, 26 eingearbeiteten nierenförmigen (vgl. Fig. 3)
Kanälen 23, 24. Die Steuerscheiben 25, 26 sind in ent
sprechenden Ausnehmungen auf beiden Seiten des Zwischen
bodens 5 eingelegt. Im Zwischenboden 5 selbst sind
korrespondierend zu den genannten Steuerschlitzen 21, 22
und den nierenförmigen Kanälen 23, 24 quer durchgehend
Verbindungskanäle 27, 28 eingearbeitet, so daß beide
Rotoren 18, 19 über ihre Verdrängerelemente miteinander
verbunden sind - und gemeinsam als Pumpe bzw. hydro
statische Maschine zu arbeiten vermögen; es entsteht so
eine zweiflutige hydrostatische Maschine bzw. Radial
kolbenmaschine, wobei die Verbindungskanäle 27, 28 den
Ein- bzw. Auslaßkanal bilden und dementsprechend nach außen
hin offen sind.
Der durch die (seitliche) Druckbeaufschlagung der Kolben 15
und der Steuerschlitze 21, 22 entstehende axiale Schub
wird aufgrund der gleich groß ausgebildeten axialen Kanäle
23, 24 in den Steuerscheiben 25, 26 und der diese Kanäle
23, 24 in den Spalten zwischen den Rotoren 18, 19 und den
Steuerscheiben 25, 26 umgebenden Druckfelder 29, 30 somit
durch eine entgegengesetzt gerichtete Wirkung der hydro
statischen Kräfte ausgeglichen. Der Kraftschluß zwischen den
Rotoren 18, 19 über die Welle 20 vermeidet so jegliche
axiale Kraftbeaufschlagung des Gehäuses 1. Bei entsprechend
der Zeichnung geeigneter Lagerung bzw. Abstützung der Welle
20 relativ zum Gehäuse 1 und zu den Gehäusedeckeln 3, 4
(vgl. die Lagerzapfen 35, 36 in den Gehäusedeckeln 3, 4)
läßt sich darüberhinaus ein Biegemomentenausgleich ganz
oder annähernd ganz realisieren. Die axiale Kraftführung
und die zweiflutige Kolbenanordnung ergibt - im Vergleich
zur einflutigen Kolbenmaschine - ferner eine Geräusch- und
Bauraumreduzierung.
Bezüglich der konstruktiven Gesamtkonfiguration ist noch
anzumerken, daß - vgL. Fig. 3 - die beiden Hubringe 8, 9
gemeinsam über eine aus einem Verstellkolben 31 und
einem Gegenkolben 32 bestehende Verstelleinrichtung
positioniert werden. Diese Verstelleinrichtung ist am
Zwischenboden 5 montiert bzw. angebaut und wirksam.
Im Zwischenboden 5 sind darüberhinaus - wie erwähnt -
die Verbindungskanäle 27, 28 , d. h. der einlaßseitige
Niederdruckkanal und der auslaßseitige Hochdruckkanal
eingearbeitet.
Die Rotoren 18, 19 sind - wie bereits erwähnt - verdrehfest
und axial fixiert auf der Welle 20 befestigt. Dabei
kann - wie dargestellt - der eine Rotor (19) einstückig
mit der Welle 20 ausgebildet sein, während der zweite
Rotor (18) über eine Spannmutter 37 fixiert wird. In
besonderer Ausgestaltung ist es auch möglich, die beiden
Rotoren 18, 19 relativ zueinander um eine halbe Teilung
der radial angeordneten Verdrängerelemente versetzt zu
fixieren.
Zusammenfassend soll nochmals folgendes angemerkt werden:
Durch die axiale Fixierung der beiden Rotoren 18, 19 auf
der Welle 20 wird einerseits erreicht, daß die axialen
Kräfte nicht an den Gehäusedeckeln 3, 4 abgestützt werden
müssen, und daß andererseits durch die axialen Kräfte mit
dem Abstand der nierenförmigen Kanäle 23, 24 von der
Mittelachse der Welle 20 ein resultierendes Drehmoment
entsteht, das dem Biegemoment, welches die Kolben 15 auf
grund der Druckmittelbeaufschlagung und ihres Abstands
zu den Lagerzapfen 35, 36 der Welle 20 erzeugen, in
etwa gleicher Größe entgegengesetzt ist. Der für einen
sicheren Lauf der Rotoren 18, 19 notwendige Spalt relativ
zu den Steuerscheiben (Axialscheiben) 25, 26 soll wegen
der davon abhängenden Dichtigkeit möglichst gering ge
halten werden. Dies wird schließlich dadurch erreicht,
daß in den Steuerscheiben 25, 26 auf den dem Zwischen
boden 5 zugewandten Seiten elastische Dichtungen 38, 39,
z. B. O-Ringe, eingelegt werden, welche durch die Be
grenzung der Druckfelder 29, 30 gegen den jeweils an
liegenden Rotor 18, 19 eine Kraft erzeugen, die durch
Auslegung geringfügig größer bestimmt wird, als die vom
über der metallischen Dichtung auf der Rotorseite der
Steuerscheiben 25, 26 verteilten Druckfeld erzeugte.
Dadurch wird der Spalt zwischen den Rotoren 18, 19 und
den Steuerscheiben 25, 26 sehr klein gehalten.
Claims (6)
1. Hydrostatische Maschine (Radialkolbenmaschine),
mit einem auf einer Welle (20) drehfest und
axial fixiert angeordneten Zylinderstern,
der eine Mehrzahl von radial verlaufenden
Bohrungen (16, 17) mit an der Innenseite eines
Hubrings (8, 9) gleitenden Verdrängerelementen
(Kolben 15 und Gleitstein 14) aufweist,
wobei die Bohrungen (16, 17) zur Steuerung der
Fördermenge des Druckmediums über Steuerschlitze
(21, 22) mit seitlich am Zylinderstern mündenden
Förderkanälen (Hoch-/Niederdruck) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderstern aus zwei im Abstand zuein ander montierten Rotoren (18, 19) besteht, deren Bohrungen (16, 17) miteinander kommunizierende, insbesondere einander gegenüberliegende Steuer schlitze (21, 22) aufweisen, und
daß zwischen den beiden Rotoren (18, 19) ein Ge häuse-Zwischenboden (5) vorgesehen ist, der den Rotoren (18, 19) gegenüberliegend Steuerscheiben (Axialscheiben 25, 26) mit mit den Steuerschlitzen (21, 22) korrespondierenden Kanälen (23, 24) und als Förderkanäle (27, 28) dienende Verbindungskanäle für die jeweils zueinander konjugierten Kanäle (23, 24) aufweist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderstern aus zwei im Abstand zuein ander montierten Rotoren (18, 19) besteht, deren Bohrungen (16, 17) miteinander kommunizierende, insbesondere einander gegenüberliegende Steuer schlitze (21, 22) aufweisen, und
daß zwischen den beiden Rotoren (18, 19) ein Ge häuse-Zwischenboden (5) vorgesehen ist, der den Rotoren (18, 19) gegenüberliegend Steuerscheiben (Axialscheiben 25, 26) mit mit den Steuerschlitzen (21, 22) korrespondierenden Kanälen (23, 24) und als Förderkanäle (27, 28) dienende Verbindungskanäle für die jeweils zueinander konjugierten Kanäle (23, 24) aufweist.
2. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotoren (18, 19) bezüglich ihrer
Verdrängerelemente insbesondere um eine
halbe radiale Teilung gegeneinander versetzt
sind.
3. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Rotoren (18 bzw. 19) einstückig
mit der Welle (20) ausgebildet ist und
daß der zweite Rotor (19 bzw. 18) seiner
Winkellage entsprechend auf der Welle (20)
fixiert ist.
4. Hydrostatische Maschine nach einem der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hubringe (8, 9) der beiden Rotoren (18, 19)
über die Gehäusedeckel (3, 4) relativ zueinander
fixiert sind.
5. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hubringe (8, 9) eine am Zwischenboden (5)
wirksame gemeinsame Verstelleinrichtung
aufweisen.
6. Hydrostatische Maschine nach einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerscheiben (Axialscheiben 25, 26) auf
der dem Zwischenboden (5) zugewandten Seite den
Kanälen (23, 24) benachbart elastische Dichtungen,
insbesondere O-Ringe, aufweisen.
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8130 | Withdrawal |