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Axialkolbenpumpe oder-motor mit umlaufender Zylindertrommel
Es sind Axialkolbenpumpen oder-motore bekannt. deren Zylindertrommel eine Zentralbohrung aufweist, die von einem am Halteteil der Steuerfläche angeordneten Zapfen durchsetzt ist. Die Zentralbohrung bildet durch eine örtliche Erweiterung einen Druckraum, der mit der Hochdruck-Seite der Axialkolbenpumpe oder des Axialkolbenmotors in Verbindung steht und einseitig von einer den Zapfen umgebenden Büchse begrenzt ist. Die Büchse ist gegenüber der Zylindertrommel axial verschieblichundundrehbar am Zapfen geführtund übergreift mit einer Schulter die Zylindertrommel. Gegen die Büchse drückt eine Druckfeder, welche sich zwischen der Büchse und einem am Zapfen angeordneten Widerlager befindet.
An die Stelle der Büchse kann als technisches Äquivalent auch eine stufenweise Verdickung des Zapfens treten, der in diesem Falle durch eine axiale Verschiebbarkeit in dem die Steuerfläche tragenden Teil gegenüber der Zylindertrommel axial verschieblich und durch eine Druckfeder belastet ist, welche sich zwischen dem Widerlager des Zapfens und dem die Steuerfläche tragenden Teil befindet. Die Zylindertrommel wird bei drucklosem Zustand des Druckraumes durch die Druckfeder über die Büchse oder den Zapfen mit ihrer Stirnfläche gegen die Steuerfläche gedrückt. Erfolgt im Druckraum ein Druckaufbau, so wird die Zylindertrommel durch den Flüssigkeitsdruck im Druckraum mit ihrer Stirnfläche gegen die Steuerfläche gedrückt.
Zugleich überwindet der Flüssigkeitsdruck im Druckraum die Kraft der Druckfeder, und es verschieben sich demzufolge die Büchse oder der Zapfen gegenüber der Zylindertrommel. Dabei hebt sich die Schulter der Büchse oder des Zapfens von der Zylindertrommel ab, womit die Schulter-Reibung entfällt und die Zylindertrommel nur noch hydraulisch gegen ein Abheben von der Steuerfläche abgestützt ist. Beim Bekannten ist die Verbindung desDruckraumes mit dem unter Hochdruck stehenden Teil der Pumpe oder des Motors über Rückschlagventile gegeben, unabhängig davon, welcher Teil der Pumpe oder des Motors, je nach der momentanen Förder-oder DrehrichtungHochdruck führt.
Durch die Erfindung ist nun eine Weiterentwicklung der bekannten Axialkolbenpumpen oder-motore geschaffen worden, indem erfindungsgemäss die Büchse oder der Zapfen mit grössengleichen Flächen zwei von der Zentralbohrung gebildete Druckräume einseitig begrenzen, von denen ein Druckraum mit dem Hochdruckteil und der andere Druckraum mit dem Niederdruckteil der Axialkolbenpumpe oder des Axialkolbenmotors in Verbindung steht. Hiedurch wird zunächst erreicht, dass die bisherigen Rückschlag-Ventile entbehrlich sind, da je nach der Förder- oder Drehrichtung der Axialkolbenpumpe oder des Axialkolbenmotors der eine oder andere oder auch beide Druckräume wirksam sind.
Ferner wird der wesentliche Vorteil erreicht, dass die Zylindertrommel unabhängig von dem Verhältnis des Druckes im momentanen Hochdruck- und Niederdruckteil der Pumpe oder des Motors stets ausreichend gegenüber den Kräften hydraulisch abgestützt ist, die vom Flüssigkeitsdruck im Steuerspalt und in den nierenförmigen Öffnungen der Steuerfläche herrühren und bestrebt sind, die Zylindertrommel von der Steuerfläche abzudrängen. Die durch die Erfindung erzielte Unabhängigkeit vom Druckverhältnis im momentanen Hochdruck- und Niederdruckteil ist beispielsweise von besonderer Bedeutung, wenn die Arbeitsflüssigkeit mit veränderlichen Speisedrücken der Axialkolbenpumpe zugefördert wird oder wenn mehrere Axialkolbenmotore in Hintereinanderschaltung betrieben werden.
Durch die Anordnung zweier Druckräume werden zudem trotz eines
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sich ändernden Druckverhältnisses des Hochdruck- und Niederdruckteiles die an der Zylindertrommel wirksamen Kippkräfte kleingehalten oder aufgehoben, welche durch die unterschiedlichen Mittenabstände begründet sind, unter denen die Flüssigkeits-Druckkräfte in den Zylindern der Trommel und an ihrer Stirnfläche angreifen, wenn die nierenförmigen Öffnungen der Steuerfläche und die hiemit zusammenwirkenden, mit den Zylindern in Verbindung stehenden Kanalmündungen an der Zylindertrommel-Stirnfläche auf einen kleinen Durchmesser begrenzt sind.
Ihre Anordnung auf einen kleinen Durchmesser erlaubt es, die Dichtstege zwischen den nierenförmigen Öffnungen der Steuerfläche und ihrem Aussendurchmesser in erwünschter Weise breit zu halten, womit die Leckverluste verringert werden.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, u. zw. zeigen Fig. I eine Axialkolbenpumpe, deren Druckräume in der Zentralbohrung der Zylindertrommel durch eine Büchse einseitig begrenzt sind, Fig. 2 eine Axialkolbenpumpe, bei der die Druckräume in der Zentralbohrung der Zylindertrommel vom Zapfen einseitig begrenzt sind.
Bei beiden Ausführungsbeispielen bezeichnet l die Zylindertrommel, welche vom Triebflansch 2 über die Pleuelstangen 3 und die Kolben 4 gedreht wird. Durch die Schrägstellung des Triebflansches 2 gegen- über der Achse der Zylindertrommel 1 führen die Kolben 4 in den Zylinderräumen 5 Saug- und Förderbewegungen aus. Zur Steuerung des Druckmittelflusses ist die Steuerfläche 6 vorhanden, gegen die die Zylindertrommel-Stirnfläche 7, unter Belassung eines dünnen Schmierfilmspaltes, in Anlage gehalten sein muss.
In dem die Steuerfläche 6 tragenden Teil 6'befinden sich die üblichen nierenförmigen Öffnungen der Steuerfläche 6 mit den daran anschliessenden Kanälen 10 und 11, die je nach der Drehrichtung oder der Winkelstellung des Triebflansches 2 gegenüber der Zylindertrommel-Achse den Hoch- oder Niederdruckteil der Axialkolbenpumpe bilden.
Vielfach wird die Arbeitsflüssigkeit der Axialkolbenpumpe mit einem Speisedruck zugeleitet, so dass nicht nur der Hochdruck-, sondern auch der Niederdruckteil unter Druck steht, wobei die gegebene Druckdifferenz eine veränderliche Grösse haben kann.
Der im Spalt zwischen der Steuerfläche 6 und der Zylindertrommel-Stirnfläche 7 und in den nierenförmigen Öffnungen der Steuerfläche 6 herrschende Flüssigkeitsdruck hat das Bestreben, die Zylindertrommel l von der Steuerfläche 6 abzudrängen. Um dies zu verhindern, ist an dem die Steuerfläche 6 tragenden Teil 6'ein Zapfen 8 angeordnet, der eine Zentralbohrung der Zylindertrommel l durchsetzt.
Die Zentralbohrung ist zur Bildung der Druckräume 9 und 9'erweitert, die über die Flüssigkeitswege 12 und
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den Druckräumen 9 und 9'wirkt auf die grössengleichen Schulterflächen 19 und 19'der Zylindertrommel 1 und hält hiedurch im Verein mit dem in gleicher Richtung wirkenden Flüssigkeitsdruck in den Zylinderräumen 5und ihren Verbindungskanälen zur Zylindertrommel-Stirnfläche 7 letztere gegen die Wirkung des Flüssigkeitsdruckes im Spalt zwischen der Zylindertrommel-Stirnfläche 7 und der Steuerfläche 6 sowie in den nierenförmigen Öffnungen in Anlage an der Steuerfläche 6.
Durch zweckentsprechende Bemessung der einzelnen druckbeaufschlagten Flächen können die vom Flüssigkeitsdruck herrllhrenden, einander entgegengerichteten resultierenden Kräfte so gelegt werden, dass sie zusammenfallen, so dass kein Kippmoment auf die Zylindertrommel l ausgeübt wird.
Die Druckräume 9 und 9'sind auf den den Schultern 19 und 19'der Zentralbohrung der Zylinder- trommel 1 gegenüberliegenden Seiten von den grössengleichen Druckflächen 14 und 14'begrenzt, welche sich an einer den Zapfen 8 undrehbar umgebendenBí1chse 15 (Fig. 1) oder unmittelbar am Zapfen 8 (Fig. 2) befinden. Die Büchse 15 und der Zapfen 8 sind durch axiale Verschieblichkeit der Büchse gegenüber dem Zapfen 8 (Fig. l) bzw. des Zapfens gegenüber dem Teil 6', in dem der Zapfen 8 gegen Drehung gesichert ist, zugleich gegenüber der Zylindertrommel 1 axial verschieblich.
Ihre durch den Flüssigkeitsdruck in den Druckräumen 9 und 9'bewirkte Verschiebung wird durch eine als Tellerfeder ausgebildete Druckfeder 17 begrenzt, die an einem Widerlager 18 des Zapfens 8 abgestützt ist.
Bei Druckzustand in den Druckräumen 9 und 9'befinden sich die Büchse 15 (Fig. 1) oder der Zapfen 8 (Fig. 2) in der dargestellten Lage, in der eine an ihnen vorhandene Schulter 16 von der Zylindertrommel l abgehoben ist und der Flüssigkeitsdruck an den Schulterflächen 14 und 14'der Spannung der Druckfeder 17 das Gleichgewicht hält. Wenn nunmehr der Druck in den Druckräumen 9 und 9'abfällt, wie dies beim Leerlauf der Pumpe oder bei deren Stillstand oder Anlauf der Fall ist, so überwiegt die Kraft der Feder 17.
Sie drückt nunmehr über die Schultern 16 der Büchse 15 (Fig. 1) oder des Zapfens 8 (Fig. 2), die sich hiebei gegenüber der Zylindertrommel axial nach rechts verschieben, die Zylindertrommel 1 mit der Stirnfläche 7 gegen die Steuerfläche 6, so dass auch bei drucklosem oder druckarmem Zustand der Druckräume 9, 9'die Anlage der Zylindertrommel-Stirnfläche 7 an der Steuerfläche 6 gegeben ist.
Die Ausführungsbeispiele lassen erkennen, dass durch Anordnung der beiden Druckräume 9 und 9'die
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hydraulische Abstützung der Zylindertrommel 1 gegenüber den Flüssigkeits-Druckkräften im Spalt zwischen der Zylindertrommel-Stirnfläche 7 und der Steuerfläche 6 mit den nierenförmigen Öffnungen beim Druckzustand in den Druckräumen 9 und q'stets gegeben ist, unabhängig davon, ob der Kanal 10 oder 11 den höheren Druck führt. Die hydraulische Abstützung der Zylindertrommel 1 ist ferner im ausreichenden Masse auch bei wechselnder Grösse der Druckdifferenz gegeben, die zwischen dem Hoch- und dem Niederdruckteil der Axialkolbenpumpe besteht.
Es versteht sich, dass die beschriebene Ausgestaltung in gleicher Weise bei Axialkolbenmotoren Anwendung finden kann.