Hydraulische Drehkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung einer hydraulischen Drehkolbenmaschine mit einem ringförmigen Hohlraum, in den Druckmittelein- und -auslässe münden und der aus an den Übergangsstellen abgedichteten Begrenzungswänden des Drehkolbens und des um diesen herumgreifenden Gehäuses gebildet ist, von denen der Drehkolben oder das Gehäuse dreh bar ist, wobei in den ringförmigen Hohlraum zwei oder mehr mit dem Drehkolben fest verbundene Kol bennasen greifen,
denen für jede Umlaufrichtung jeweils aus Taschen im Gehäuse in den Ringraum ein schwenkbare Klappen zugeordnet sind, die jeweils bei derseits ihrer Tasche zwangsgesteuert verschwenkbar im Gehäuse gelagert sind. Derartige Drehkolbenma- schinen dienen entweder als Pumpe oder als Antriebs motore, wobei jeweils entweder das äussere Gehäuse oder der Drehkolben umläuft.
Bei der praktischen Anwendung derartiger Dreh kolbenmaschinen hat sich gezeigt, dass die Bewegun gen der Klappen Unregelmässigkeiten im Umlauf des rotierenden Teils der Maschine verursachen. Untersu chungen haben ergeben, dass dies auf die Abdichtung zwischen der Lagernabe der Klappen und den Taschenwandungen des Gehäuses zurückgeht. Bei den bekannten Drehkolbenmaschinen stützt sich nämlich die Lagernabe zur Erzielung einer Abdichtung zwi schen der Lagernabe und der sie aufnehmenden Taschenwandung unmittelbar auf der Taschenwandung ab, so dass die Klappenbewegungen die Überwindung erheblicher Reibungskräfte erfordern, da das Druck mittel die Klappennaben fest auf die Taschenwandung aufdrückt.
Dies lässt eine Spitze im Klappendrehmo- ment auftreten, welches Stösse im Umlauf der Maschine verursacht.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bei anderen bekannten Drehkolbenmaschinen anderer Bauart die Lagernaben beiderseits der die Lagernaben aufnehmen den Taschen gelagert und zwischen der Klappennabe und der Taschenwandung ein Bewegungsspalt vorhan- den, in welchen örtlich ein Dichtstreifen aus Dich tungsmaterial eingreift.
Hierdurch sind zwar die Reibungskräfte vermin dert, doch ist eine derartige Dichtung einem starken Verschleiss unterworfen, so dass die Abdichtung nach einiger Zeit verloren geht. Die Dichtung muss ausser- dem niedrigen Drücken ebenso wie hohen Drücken standhalten und daher entsprechend stark vorgespannt sein, was erhebliche Reibungskräfte bei der Klappen bewegung wirksam werden lässt.
Um die erwähnten Nachteile zu vermeiden, die Lagerreibung nahezu auszuschliessen und einen Aus gleich für die Durchbiegung des Lagerzapfens zu ge währleisten, sieht die Erfindung vor, dass jede Klappe in Gelenklagern gelagert ist und sich zwischen der Klappennabe und der teilweise herumgreifenden Taschenwandung ein Bewegungsspalt befindet, in den nahe der dem Drehkolben zugekehrten Klappenseite ein in einer Nut der Taschenwandung liegender Dicht stab greift und dabei von in einer Nut angeordneten Federelementen an der Klappennabe und an der einen Seitenwandung der Nut angedrückt und so an einer Verlagerung gehindert ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig.l einen Teilschnitt nach der Linie I-I der Fig.2 durch eine Drehkolbenmaschine im Bereich einer in den Ringraum einschwenkbaren Klappe, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1 durch eine Drehkolbenmaschine zur Verdeutlichung der Klappenanordnung,
Fig. 3 in vergrösserter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 2 im Bereich einer Klappe und Fig.4 gegenüber Fig. 3 vergrössert die Anordnung des Dichtstabes in Verbindung mit daran angreifenden Federelementen.
Nach den Fig. 1 und 2 handelt es sich um einen Drehkolbenmotor mit im Gehäuse 1 umlaufendem Drehkolben 2, der mit zwei auf einer Durchmesserlinie liegenden Kolbennasen 3 versehen ist, die in den Ring raum 4 zwischen dem Drehkolben 2 und dem Gehäuse 1 greifen.
Beiderseits der Kolbennasen 3 befinden sich Druckmittelein- und -auslässe 5, denen das Druckmit tel axial durch den Drehkolben 2 zuströmt und durch die es gleichfalls durch den Drehkolben 2 hindurch ab geleitet wird.
Jeweils zwei sich gegenüberliegende Aus- lässe dienen der Druckmittelzufuhr, während die beiden anderen für die Druckmittelabfuhr bestimmt sind, wobei jeweils die Drehrichtung davon bestimmt ist, auf wel cher Seite der Kolbennasen die Zu- bzw. Abfuhr des Druckmittels erfolgt.
Rings um den Drehkolben 2 sind in Taschen 6 zwangsgesteuert verschwenkbare Klappen 7 verteilt, die mit ihren Klappennaben 10 auf Zapfen 8 befestigt sind, die beiderseits im Gehäuse 1 in Gelenklagern 9 gelagert sind, wie es die Fig. 1 veranschaulicht. Für die Aufnahme der Klappennaben 10 sind die Taschen 6 als Teilzylinder 11 ausgeformt, wobei sich jeweils zwi schen der Taschenwandung und der Klappennabe 9.0 ein Bewegungsspalt 20 befindet.
Die Klappen 7 sind paarweise entgegengerichtet angeordnet, wobei von jedem Klappenpaar eine Klappe 7 für die eine und die andere Klappe für die andere Drehrichtung wirksam wird. Beim Umlauf werden lediglich diejenigen Klappen 7 wirksam, die der Drehrichtung nach ausgerichtet sind, während die anderen Klappen den Umlauf des Drehkolbens 2 nicht beeinflussen.
Dem Ein- und Ausschwenken der Klappen dient die mit dem Drehkolben 2 umlaufende, diesen rings umfassende ringförmige Steuerscheibe 12, an der die Aussenringe der beiden Wälzlager 13 und 14 entlang- gleiten, von welchen der Exzenterzapfen 15 aufgenom men ist, der exzentrisch am Flansch 16 am freien Ende des Zapfens 8 der Klappe 7 befestigt ist.
Zwischen dem in der Figur rechts angeordneten Gelenklager 9 und dem Flansch 16 ist der Zapfen mit der Verjün gung 17 versehen, womit dem Zapfen 8 eine gewisse Biegeelastizität mitgeteilt ist, die die Klappe 7 mit einer gewissen Elastizität verschwenken lässt, so dass ein stossweises Arbeiten vermieden wird.
Zwischen der Klappennabe 10, die auf dem Zapfen 8 befestigt ist, und der Taschenwandung befindet sich nahe der dem Drehkolben 2 zugekehrten Klappenseite gemäss Fig. 2 jeweils ein Dichtstab 18 aus hochverschleissfestem Material, wie Stahl, der sich längs der Klappennabe 10 erstreckt und an den Stirnseiten der Taschenwandung dichtend anliegt.
Er erstreckt sich quer in die Nut 19 im Gehäuse 1 und wird von in der Nut 19 liegenden Federelementen, zwischen denen sich jeweils Zwi schenräume befinden, einmal gegen die Klappennabe 10 und zum anderen auf die gegenüberliegende Fläche der Nut 19 aufgedrückt, so dass beim Einschwenken der Klappe 7 gegen den Drehkolben 2 eine Verlage rung des Dichtstabes 18 nicht möglich ist.
Bei den Federelementen kann es sich um Zylinder körper 21 aus elastischem Werkstoff, beispielsweise um sogenannte O-Ringstücke oder ähnliche Stücke Rund material handeln.
Die Andrückkraft der Federelemente wird verstärkt durch das unter einem bestimmten Druck stehende Druckmittel, das sich in dem Ringraum vor der Klappe 7 befindet und durch den Bewegungsspalt 20 und die Zwischenräume zwischen den Federelementen 21 hin durchdringend am Dichtstab 18 wirksam wird. Somit ist eine völlige Abdichtung im Bewegungsspalt 20 nahe der dem Drehkolben 2 zugekehrten Klappenseite er zielt.
Liegt die Klappe 7 auf dem Drehkolben 2 auf, so pflanzt sich nämlich der sich vor der Klappe 7 bil dende Druck durch den Bewegungsspalt 20 fort und drückt den Dichtstab 18 je nach dem auftretenden Druck schwächer oder stärker an die Klappennabe 10 und die Wandung der Nut 19. Der Bewegungsspalt ermöglicht dabei einen nahezu vollkommenen Druck ausgleich beim Einschwenken der Klappe 7 um die Nabenachse.
Durch die Anwendung der Gelenklager 9 ist die Voraussetzung geschaffen, dass sich der Zapfen 8 ohne Verkantungen im Lager 9 geringfügig unter der Wir kung des auf die Klappe 7 wirksam werdenden Druk- kes durchbiegen kann. Dabei wird durch den Bewe gungsspalt 20 vermieden, dass die Klappennabe 10 an der Taschenwandung zur Anlage kommt und dort Rei bungskräfte wirksam werden.
Bei den zylindrischen Federelementen 21, die über die Länge des Dichtstabes 18 mit Zwischenräumen in der Nut 19 liegen, handelt es sich zum Beispiel um Teilstücke sogenannter O-Ringe oder ähnlichen elasti schen Rundmaterials.
Einzelheiten der geschilderten Abdichtung sind aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen. Aus beiden ist ersichtlich, wie das zylindrische Federelement 21 innerhalb der Nut 19 verformt liegt und dadurch den Dichtstab 18 an die Klappennabe 10 und an den unteren Rand der Nut 19 andrückt.
Die Fig. 4 zeigt zusätzlich strichpunktiert den Aus gangsquerschnitt des zylindrischen Federlementes 21 und ausgezogen die Aussenkontur nach der Verfor mung innerhalb der Nut 19 durch den Dichtstab 18.
Wie erwähnt, ist durch die Linienabdichtung, wie sie durch den Dichtstab 18 erreicht wird, die Reibung der Klappe 7 bei ihrem Verschwenken auf ein Mini mum herabgesetzt, so dass die beim Verschwenken auftretende Spitze im Klappen-Drehmoment in einer Weise reduziert ist, dass der Umlauf nahezu ganz stossfrei erfolgt. Da für den Dichtstab 18 hoch ver schleissfestes Metall Verwendung finden kann, ist praktisch im Bereich der Abdichtung mit einem nen nenswerten Verschleiss nicht zu rechnen.
Hydraulic rotary piston machine The invention relates to the improvement of a hydraulic rotary piston machine with an annular cavity into which pressure medium inlets and outlets open and which is formed from boundary walls of the rotary piston and the housing engaging around it, of which the rotary piston or the The housing can be rotated, with two or more piston noses firmly connected to the rotary piston engaging in the annular cavity,
each of which is assigned a pivotable flap for each direction of rotation from pockets in the housing into the annular space, which are mounted in the housing in a positively controlled pivoting manner on the side of their pocket. Rotary piston machines of this type serve either as pumps or as drive motors, with either the outer housing or the rotary piston rotating in each case.
In the practical application of such rotary piston machines it has been shown that the movements of the flaps cause irregularities in the rotation of the rotating part of the machine. Investigations have shown that this is due to the seal between the bearing hub of the flaps and the pocket walls of the housing. In the known rotary piston machines, namely, the bearing hub is supported to achieve a seal between tween the bearing hub and the pocket wall receiving it directly on the pocket wall, so that the flap movements require overcoming considerable frictional forces, since the pressure medium presses the flap hubs firmly onto the pocket wall.
This causes a peak in the flap torque, which causes bumps in the machine's rotation.
To avoid this disadvantage, in other known rotary piston machines of a different design, the bearing hubs are mounted on both sides of the pockets receiving the bearing hubs and a movement gap is present between the flap hub and the pocket wall, in which a sealing strip made of sealing material engages locally.
Although this reduces the frictional forces, such a seal is subject to severe wear, so that the seal is lost after a while. The seal must also be able to withstand low pressures as well as high pressures and must therefore be pretensioned accordingly, which allows considerable frictional forces to become effective during the flap movement.
In order to avoid the disadvantages mentioned, to almost exclude the bearing friction and to ensure a compensation for the deflection of the bearing pin, the invention provides that each flap is mounted in pivot bearings and there is a movement gap between the flap hub and the partially encompassing pocket wall, a sealing rod located in a groove in the pocket wall engages in the close to the flap side facing the rotary piston and is pressed against the flap hub and on one side wall of the groove by spring elements arranged in a groove and thus prevented from shifting.
In the drawing, exemplary embodiments according to the invention are shown. 1 shows a partial section along line II of FIG. 2 through a rotary piston machine in the area of a flap that can be pivoted into the annular space, FIG. 2 shows a section along line 11-II of FIG. 1 through a rotary piston machine to illustrate the flap arrangement ,
FIG. 3 shows, in an enlarged representation, a detail from FIG. 2 in the area of a flap, and FIG. 4, compared with FIG.
1 and 2 is a rotary piston engine with rotating piston 2 rotating in the housing 1, which is provided with two piston lugs 3 lying on a diameter line, which engage in the annular space 4 between the rotary piston 2 and the housing 1.
On both sides of the piston lugs 3 there are pressure medium inlets and outlets 5, to which the Druckmit tel axially flows through the rotary piston 2 and through which it is also passed through the rotary piston 2 through.
Two opposite outlets each serve to supply pressure medium, while the other two are intended for discharge of pressure medium, the direction of rotation being determined by the side of the piston lugs on which the pressure medium is supplied or removed.
Around the rotary piston 2, in pockets 6, positively controlled pivotable flaps 7 are distributed, which are fastened with their flap hubs 10 on pins 8 which are mounted on both sides in the housing 1 in pivot bearings 9, as shown in FIG. 1. For receiving the flap hubs 10, the pockets 6 are formed as partial cylinders 11, with a movement gap 20 between the pocket wall and the flap hub 9.0.
The flaps 7 are arranged in opposing pairs, with one flap 7 of each flap pair being effective for one direction of rotation and the other flap for the other direction of rotation. During rotation, only those flaps 7 which are aligned in the direction of rotation are effective, while the other flaps do not affect the rotation of the rotary piston 2.
The flaps are pivoted in and out by the ring-shaped control disk 12 that runs around the rotary piston 2 and encompasses it, on which the outer rings of the two roller bearings 13 and 14 slide, from which the eccentric pin 15 is accommodated, which is eccentric on the flange 16 is attached to the free end of the pin 8 of the flap 7.
Between the pivot bearing 9 arranged on the right in the figure and the flange 16, the pin is provided with the taper 17, which gives the pin 8 a certain flexural elasticity, which allows the flap 7 to pivot with a certain elasticity, so that intermittent work is avoided becomes.
Between the valve hub 10, which is fastened on the pin 8, and the pocket wall, near the valve side facing the rotary piston 2 according to FIG. 2, there is a sealing rod 18 made of highly wear-resistant material such as steel, which extends along the valve hub 10 and is attached to the Front sides of the pocket wall rests sealingly.
It extends transversely into the groove 19 in the housing 1 and is pressed by the spring elements lying in the groove 19, between which there are inter mediate spaces, once against the valve hub 10 and on the other on the opposite surface of the groove 19, so that when pivoting the flap 7 against the rotary piston 2 a Verlage tion of the sealing rod 18 is not possible.
The spring elements can be cylinder bodies 21 made of elastic material, for example so-called O-ring pieces or similar pieces of round material.
The pressing force of the spring elements is increased by the pressure medium which is under a certain pressure, which is located in the annular space in front of the flap 7 and penetrates the sealing rod 18 through the movement gap 20 and the spaces between the spring elements 21. Thus, a complete seal in the movement gap 20 near the flap side facing the rotary piston 2, he aims.
If the flap 7 rests on the rotary piston 2, the pressure in front of the flap 7 bil Dende through the movement gap 20 and presses the sealing rod 18 depending on the pressure occurring weaker or stronger on the flap hub 10 and the wall of the groove 19. The movement gap enables almost complete pressure equalization when pivoting the flap 7 about the hub axis.
The use of the pivot bearings 9 creates the prerequisite that the pin 8 can bend slightly under the effect of the pressure acting on the flap 7 without tilting in the bearing 9. The movement gap 20 avoids that the flap hub 10 comes to rest on the pocket wall and there friction forces become effective.
In the cylindrical spring elements 21, which are over the length of the sealing rod 18 with spaces in the groove 19, it is, for example, portions of so-called O-rings or similar elastic rule round material.
Details of the sealing described can be seen from FIGS. 3 and 4. From both it can be seen how the cylindrical spring element 21 is deformed within the groove 19 and thereby presses the sealing rod 18 against the valve hub 10 and against the lower edge of the groove 19.
4 additionally shows the output cross-section of the cylindrical spring element 21 in dash-dotted lines and the outer contour after deformation within the groove 19 through the sealing rod 18.
As mentioned, the line seal, as achieved by the sealing rod 18, reduces the friction of the flap 7 when it is pivoted to a minimum, so that the peak occurring in the flap torque during pivoting is reduced in such a way that the Circulation is almost completely smooth. Since highly wear-resistant metal can be used for the sealing rod 18, no significant wear is to be expected in the area of the seal.