CH642147A5

CH642147A5 - Verdraengermaschine mit hydrostatischer drehmomentuebertragung mittels rollenkolben.

Info

Publication number: CH642147A5
Application number: CH468779A
Authority: CH
Inventors: Ivan Jaroslav Cyphelly
Original assignee: Glyco Antriebstechnik Gmbh
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1984-03-30
Also published as: SE8003550L; DE3016801A1; JPS55156278A; US4404895A; FR2456862A1; FR2456862B1; CS244657B2; SE449643B; JPH0146718B2

Description

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, bei einer Verdrängermaschine der genannten Art eine Verminderung der unvermeidlichen Leckverluste an Druckmedium ohne Verschlechterung des mechanischen Wirkungsgrades zu erzielen.

Erfindungsgemäss wird dies bei einer Verdrängermaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art dadurch erzielt, dass jeder Kolben und die ihm benachbarten Bereiche des Zylinderblocks mit Mitteln versehen sind, durch welche ein Leckstromfluss des auf die Kolbenkappe wirkenden Mediums praktisch ausschliesslich durch den Zwischendruckraum hindurch bewirkt wird.

Dadurch ist der verbleibende Leckstromfluss auf eine Stelle beschränkt bzw. an einer Stelle erzwungen, wo er zur Drehmomentübertragung auch erforderlich ist.

Bei einer Verdrängermaschine, deren Rollen hohl ausgebildet sind, wobei die Hohlräume über Kanäle, welche in den zur Drehrichtung parallelen Seitenwänden der radialen Bohrungen münden, mit dem Druck des Mediums beaufschlagt sind, besteht eine Ausführungsform darin, dass bei jeder Rolle ein erster, in der einen zur Drehrichtung parallelen Seitenwand der radialen Bohrung mündender Kanal zur Verbindung mit einer Druck2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

quelle des Mediums bestimmt ist und ein zweiter, in der anderen zur Drehrichtung parallelen Seitenwand mündender Kanal mit dem auf der von der Rolle abgewandten Seite der Kolbenkappe befindlichen Druckraum der radialen Bohrung in Verbindung steht, derart, dass der Hohlraum der Rolle von dem auf die Kolbenkappe wirkenden Medium durchströmt ist.

Der dadurch erzielte thermische Ausgleich des durch die Rollen fliessenden Mediums erlaubt es, die Spalte zwischen den zur Drehrichtung parallelen Seitenwänden der radialen Bohrungen und den Stirnflächen der Rollen äusserst knapp zu halten, so dass ein unerwünschter Leckstrom vernachlässigbar klein wird.

Es kann auch eine Verdrängermaschine vorliegen, bei welcher jede Kolbenkappe im Bereich der beiden zur Drehrichtung senkrechten Seitenwände der radialen Bohrung mit nachstellenden Dichtleisten versehen ist, derart, dass sich jeweils zwischen der einen Dichtleiste und dem veränderlichen Spalt der Zwischendruckraum befindet, und jede Kolbenkappe von den Dichtleisten räumlich getrennte Stützelemente aufweist, die zur Aufnahme des Kippmoments des Kolbens jeweils an eine Fläche des Zylinderblocks anliegen. In diesem Fall besteht eine Ausführungsform darin, dass der Körper jeder Kolbenkappe mit Kanälen versehen ist, von welchen jeder in dem jeweiligen Zwischendruckraum und in der Stützfläche des entsprechenden Stützelements mündet, um den Zwischendruckraum dem Druck des Mediums auszusetzen.

Die jeweils abhebende Stützfläche ist dann dem auf die Kolbenkappe wirkenden Druck des Mediums ausgesetzt und führt diesen über den zugeordneten Kanal zum Zwischendruckraum, während die gegenüberliegende Stützfläche an der Seitenwand anliegt, so dass der zugeordnete, zum Niederdruckraum führende Kanal verschlossen ist.

Die genannten Massnahmen können selbstverständlich kombiniert werden, um einen minimalen unerwünschten und einen maximal wirksamen Leckstrom des Mediums zu erzielen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Kolbenanordnung senkrecht zur Drehrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt der Kolbenanordnung der Fig. 1 parallel zur Drehrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Kolbenanordnung parallel zur Drehrichtung.

In den Zeichnungen ist jeweils nur ein Ausschnitt der Radial-kolben-Verdrängermaschine dargestellt, nämlich ein Abschnitt eines Zylinderblocks 1 mit dem zugehörigen Abschnitt einer den Zylinderblock 1 umgebenden Kurvenscheibe 2, eine einzige radiale Bohrung 3 quadratischen Querschnitts, die im betreffenden Abschnitt des Zylinderblocks 1 vorgesehen ist, und ein in der Bohrung 3 angeordneter Kolben, der eine dem Druck p des Mediums ausgesetzte Kolbenkappe 4 bzw. 4' und eine sich auf die Kurvenscheibe 2 abstützende Rolle 5 umfasst, aufweiche sich die Kolbenkappe 4 bzw. 4' ihrerseits abstützt. Hinsichtlich einer Gesamtdarstellung einer Verdrängermaschine der vorliegenden Art wird auf die vorerwähnte CH-PS 598488, Fig. 1, verwiesen.

Gemäss der vorliegenden Fig. 1 ist der Zylinderblock 1 mit Seitendichtplatten 6 und 7 versehen, welche die zur Drehrichtung parallelen Seitenwände der radialen Bohrung 3 bilden. Die beiden zur Drehrichtung senkrechten Seitenwände 8 und 9 (Fig. 2, 3) sind durch Flächen des Zylinderblocks 1 gebildet.

Sowohl beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1,2 als auch bei demjenigen der Fig. 3 ist die Rolle 5 hohl ausgebildet, wobei ihr Hohlraum 10 dem Druck des Mediums ausgesetzt ist. Das Medium ist dem Hohlraum 10 über einen ersten Kanal 11 (Fig. 1 ). der in der einen Seitendichtplatte 6 liegt, und einen schematisch dargestellten Verteiler 12 zugeführt. Das Medium durchströmt den Hohlraum 10 und ist über einen zweiten Kanal 13, der in der anderen Seitendichtplatte 7 liegt, dem oberhalb der Kolbenkappe 4 bzw. 4' liegenden Raum der radialen Bohrung 3

642 147

zugeführt. Je nach Hublage strömt das Medium in der einen oder anderen Richtung, wie dies in Fig. 1 durch Pfeile 14 angedeutet ist. Zwischen den beiden Stirnseiten der Rolle 5 und den angrenzenden Seitendichtplatten 6,7 sind zur Erzielung eines praktisch leckfreien Betriebs Dichtringe 15 angeordnet, welche dem Druck axial wirkender Federn 16 ausgesetzt sind.

Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass jede der Kolbenkap-pen4bzw. 4' mitzwei in den Kappenkörper eingelassenen, selbstnachstellenden Dichtleisten 17 bzw. 18 versehen ist, wobei die Dichtleiste 17 an der zur Drehrichtung senkrechten Seitenwand 8 und die Dichtleiste 18 an der gegenüberliegenden Seitenwand 9 anliegt. Zur Aufnahme des durch die sich einstellende Druckverteilung hervorgerufenen Kippmoments ist, wie bereits in der CH-PS 611683 beschrieben, der Kappenkörper mit Stützelementen versehen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 sind die oberen Kappenkörperränder als Stützstege 19 und 20 ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Kappenkörper mit einem zapfenförmigen Fortsatz 21 versehen, der in einer Führungsbohrung 22 des Zylinderblocks 1 liegt. Je nach der Neigungsrichtung der Kurvenscheibe 2 bezüglich der Längsachse der radialen Bohrung 3 bzw. dem Vorzeichen des dargestellten Winkels i hebt sich die Stützfläche 23 des einen Stützstegs 19 (Fig. 2) bzw. die eine Stützfläche23 des Fortsatzes 21 (Fig. 3) von der Seitenwand 8 der radialen Bohrung 3 bzw. von der entsprechenden Wand 8' der Führungsbohrung 22 ab. Gleichzeitig liegt die Stützfläche 24 des anderen Stützstegs 20 bzw. die andere Stützfläche 24 des Fortsatzes 21 an der gegenüberliegenden Wand 9 bzw. 9' an.

In jeder Stützfläche 23,24 mündet ein im Innern des Körpers der jeweiligen Kolbenkappe 4,4' verlaufender Kanal25 bzw. 26, dessen anderes Ende in den bis auf einen Spalt von der Dichtleiste 17 bzw. 18, der Rolle 5 und der Seitenwand 8 bzw. 9 begrenzten Raum mündet.

Wie bereits in der CH-PS 598 488 dargestellt, weisen die Kolbenkappen 4,4' an ihren Auflageflächen für die Rollen 5 eine Tasche 27 auf, welche über eine Bohrung 28 mit dem oberhalb der Kolbenkappen 4,4' befindlichen Druckraum in Verbindung steht, so dass die Tasche 27 ebenfalls dem Druck p des Mediums ausgesetzt ist.

Schliesslich sind bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 die durch die Seitenwände 8 bzw. 9, die Dichtleisten-17 bzw. 18 und die Stützflächen 23 bzw. 24 begrenzten Zwischenräume über weitere, im Körper der Kolbenkappe 4 bzw. 4' vorgesehene Bohrungen 29 bzw. 30 dem Druck p des Mediums ausgesetzt.

Auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind Seitendichtplatten entsprechend Fig. 1 vorgesehen. Der zweite in Fig. 3 nur angedeutete Kanal 13 verbindet den Hohlraum 10 der Rolle 5 ebenfalls mit dem oberhalb der Kolbenkappe 4' befindlichen Raum.

Im Betrieb wird die durch den Druck p des Mediums in der rechteckigen Kolbenbohrung 3 erzeugte Druckkraft über die Kolbenkappe 4 bzw. 4' und die Tasche 27 auf die Rolle 5 gelenkt. Durch die Neigung i der Kurvenscheibe 2 wird die Rolle 5 gelenkt. Durch die Neigung i der Kurvenscheibe 2 wird die Rolle 5 nach links in Fig. 2 und 3 abgedrängt, wodurch ein veränderlicher Spalt hc zwischen der Rolle 5 und der Seitenwand 8 derart klein wird, dass, hervorgerufen durch die Mediumzuführung über den Kanal 25 in der Kolbenkappe 4 bzw. 4', im Zwischenraum zwischen der Dichtleiste 17 und dem Spalt hc ein Druck pc entsteht. Dieser drückt einerseits die Kolbenkappe 4 bzw. 4' mit einer bestimmten Kraft gegen die entgegengesetzte Seitenwand 9 und ruft andererseits ein Druckverteilungsungewicht hervor, das dem Zylinderblock 1 eine bestimmte Geschwindigkeit aufzwingt. Gleichzeitig öffnet sich der Spalt zwischen der Rolle 5 und der Seitenwand 9 derart, dass von der Dichtleiste 18 der Kolbenkappe 4 bzw. 4' bis zur Mündung der Kolbenbohrung 3 der Niederdruck p0 bzw. kein Druck auftritt. Ein Leckstromfluss des Mediums von dem oberhalb der Kolbenkappe 4 bzw. 4' befindli3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

642 147

chen Raum mit dem Druck p über den in der Kolbenkappe 4 bzw. 4' befindlichen weiteren Kanal 26 in den letztgenannten Niederdruckraum (Druck p0) kann nicht auftreten, weil die Stützfläche 24 an der Seitenwand 9 der Kolbenbohrung 8 (Fig. 2) bzw. an der Wand 8' der Führungsbohrung 22 (Fig. 3) anliegt, wodurch die Mündung des Kanals 26 in der Stützfläche 24 verschlossen ist.

Somit wird durch die vorliegende Ausbildung der Kolbenkappe 4 bzw. 4' in gezielter Weise erreicht, dass ein Leckstrom dort durchfliesst, wo er zur Erzeugung der für die Drehmomentübertragung erforderlichen Druckverteilung benötigt wird, nämlich durch den Zwischendruckraum mit dem Druck pc. Deshalb können alle weiteren Lecks, soweit wie technisch möglich, unterdrückt werden, da sie für die Aufrechterhaltung des Zwischendrucks pc nicht erforderlich sind.

Spalte zwischen den Stirnseiten jeder Rolle 5 und den sie abdeckenden Seitendichtplatten 6 und 7 (Fig. 1). Wegen der thermischen Ausdehnung können diese Spalte üblicherweise nicht beliebig eng dimensioniert werden. Wird jedoch der Kol-5 benstrom des Mediums, wie dies in Fig. Idargestellt und vorgängig beschrieben ist, durch den Hohlraum 10 der Rolle 5 geführt, so bewirkt dieser einen thermischen Ausgleich, der ohne Gefahr eines «Anfressens» äusserst knappe Dichtspalte zwischen den Stirnseiten der Rolle 5 und den Seitendichtplatten 6,7 io zulässt. Einen praktisch leckfreien Betrieb erlaubt die zusätzliche Anordnung der axial federnden Dichtringe 15. Allerdings müssen hierbei leichte Verschleisserscheinungen an den Seitendichtplatten 6,7 in Kauf genommen werden, die sich bei sorgfältiger Auswahl der Materialien jedoch in annehmbarem Rahmen 15 halten.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

642 147 PATENTANSPRÜCHE

1. Verdrängermaschine mit einem Zylinderblock (1), der radiale Bohrungen (3) rechteckigen Querschnitts aufweist, in welchen Kolben angeordnet sind, von welchen jeder eine periodisch dem Druck eines Mediums ausgesetzte Kolbenkappe (4,4') und eine auf der Kolbenkappe (4,4') gelagerte Rolle (5)

aufweist, und mit einer mindestens einen Hub aufweisenden, den Zylinderblock (1) umschliessenden Kurvenscheibe (2), aufweiche sich die Rollen (5) abstützen, wobei jede Rolle (5) mit einer ersten (8) der beiden zur Drehrichtung senkrechten Seitenwände der radialen Bohrung (3) einen veränderlichen Spalt und jede Kolbenkappe (4,4') mit der zweiten (9) der beiden genannten Seitenwände eine Dichtstelle bildet, wobei sich zwischen dem veränderlichen Spalt und der Kolbenkappe (4,4') längs der ersten Seitenwand (8) ein dem Druck des Mediums ausgesetzter Zwischendruckraum befindet, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (4,4', 5) und die ihm benachbarten Bereiche des Zylinderblocks (1) mit Mitteln versehen sind, durch welche ein Leckstromfluss des auf die Kolbenkappe (4,4') wirkenden Mediums praktisch ausschliesslich durch den Zwischendruckraum hindurch bewirkt wird.

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, bei welcher die Rollen (5) hohl ausgebildet sind und ihre Hohlräume (10) über Kanäle (11,13), welche in den zur Drehrichtung parallelen Seitenwänden (6,7) der radialen Bohrungen (3) münden, mit dem Druck des Mediums beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Rolle (5) ein erster, in der einen zur Drehrichtung parallelen Seitenwand (6) der radialen Bohrung (3) mündender Kanal (11) zur Verbindung mit einer Druckquelle des Mediums bestimmt ist und ein zweiter, in der anderen zur Drehrichtung parallelen Seitenwand (7) mündender Kanal (13) mit dem auf der von der Rolle (5) abgewandten Seite der Kolbenkappe (4) befindlichen Druckraum (p) der radialen Bohrung (3) in Verbindung steht, derart, dass der Hohlraum (10) der Rolle (5) von dem auf die Kolbenkappe (4) wirkenden Medium durchströmt ist.

3. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stirnflächen jeder Rolle (5) und den zur Drehrichtung parallelen Seitenwänden (6,7) der radialen Bohrung (3) axial federnde Dichtringe (15,16) angeordnet sind.

4. Verdrängermaschine nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher jede Kolbenkappe (4,4') im Bereich der beiden zur Drehrichtung senkrechten Seitenwände (8,9) der radialen Bohrung (3) mit nachstellenden Dichtleisten (17,18) versehen ist, derart, dass sich jeweils zwischen der einen Dichtleiste (17) und dem veränderlichen Spalt der Zwischendruckraum befindet, und bei welcher jede Kolbenkappe (4,4') von den Dichtleisten (17,18) räumlich getrennte Stützelemente (19,20; 21) aufweist, die zur Aufnahme des Kippmoments des Kolbens (4,4', 5) jeweils an eine Fläche des Zylinderblocks (1) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper jeder Kolbenkappe (4,4') mit Kanälen (25,26) versehen ist, von welchen jeder in dem jeweiligen Zwischendruckraum (pc) und in der Stützfläche (23,24) des entsprechenden Stützelements (19,20; 21) mündet, um den Zwischendruckraum dem Druck des Mediums auszusetzen.

5. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, bei welcher jede Kolbenkappe (4,4') im Bereich der beiden zur Drehrichtung senkrechten Seitenwände (8,9) der radialen Bohrung (3) mit nachstellenden Dichtleisten (17,18) versehen ist, derart, dass sich jeweils zwischen der einen Dichtleiste (17) und dem veränderlichen Spalt der Zwischendruckraum befindet, und jede Kolbenkappe (4,4') von den Dichtleisten (17,18) räumlich getrennte Stützelemente (19,20; 21) aufweist, die zur Aufnahme des Kippmoments des Kolbens (4,4', 5) jeweils an eine Fläche des Zylinderblocks (1) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper jeder Kolbenkappe (4,4') mit Kanälen (25,26) versehen ist, von welchen jeder in dem jeweiligen Zwischendruckraum (pc) und in der Stützfläche (23,24) des entsprechenden Stützelements (19,20; 21) mündet, um den Zwischendruckraum dem Druck des Mediums auszusetzen.

6. Verdrängermaschine nach Anspruch 5, bei welcher die Rollen (5) hohl ausgebildet sind und ihre Hohlräume (10) über Kanäle (11,13), welche in den zur Drehrichtung parallelen Seitenwänden (6,7) der radialen Bohrungen (3) münden, mit dem Druck des Mediums beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Rolle (5) ein erster, in der einen zur Drehrichtung parallelen Seitenwand (6) der radialen Bohrung (3) mündender Kanal (11) zur Verbindung mit einer Druckquelle des Mediums bestimmt ist und ein zweiter, in der anderen zur Drehrichtung parallelen Seitenwand (7) mündender Kanal (13) mit dem auf der von der Rolle (5) abgewandten Seite der Kolbenkappe (4) befindlichen Druckraum (p) der radialen Bohrung (3) in Verbindung steht, derart, dass der Hohlraum (10) der Rolle (5) von dem auf die Kolbenkappe (4) wirkenden Medium durchströmt ist.

7. Verdrängermaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stirnflächen jeder Rolle (5) und den zur Drehrichtung parallelen Seitenwänden (6,7) der radialen Bohrung (3) axial federnde Dichtringe (15,16) angeordnet sind.

Aus den Schweizer Patentschriften 598 488 und 611683 ist eine Verdrängermaschine mit einem Zylinderblock bekannt, der radiale Bohrungen rechteckigen Querschnitts aufweist, in welchen Kolben angeordnet sind. Jeder Kolben weist eine periodisch dem Druck eines Mediums ausgesetzte Kolbenkappe und eine auf der Kolbenkappe gelagerte Rolle auf. Die Rollen stützen sich auf einer den Zylinderblock umschliessenden, mindestens einen Hub aufweisenden Kurvenscheibe ab. Jede Rolle bildet mit einer ersten der beiden zur Drehrichtung senkrechten Seitenwände der radialen Bohrung einen veränderlichen Spalt, und jede Kolbenkappe bildet mit der zweiten der beiden genannten Seitenwände eine Dichtstelle. Zwischen dem veränderlichen Spalt und der Kolbenkappe befindet sich längs der ersten Seitenwand ein dem Druck des Mediums ausgesetzter Zwischendruckraum.

Bei dieser bekannten Verdrängermaschine werden an den die Kraftumlenkung bewirkenden Rollen Druckverteilungen erzielt, die zugleich das Einstellen der veränderlichen Spalte und die Übertragung der Drehmomentkraft bewirken. Daraus folgt, dass die beiden Bauteile jedes Kolbens, nämlich die Kolbenkappe und die Rolle, in der rechteckigen Kolbenbohrung zugleich dichtend und mittels Bildung geeigneter Druckfelder kraftübertragend wirken.