CN101002019A - 具有磨损保护层的轴向柱塞机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴向柱塞机(1)，它具有控制板(4)和相对于控制板(4)可旋转的缸筒(6)。该控制板(4)以第一滑动面(44)在缸筒(6)的第二滑动面(45)上摩擦或滑动。一个滑动面(44，45)具有含碳层(46)。
Description
本发明涉及一种由轴向柱塞机构成的静压设备。
例如在DE 102 23 844 A1中描述了一个轴向柱塞机，它具有控制板和在控制板上滑动的缸筒。在成对的相互摩擦的表面上在一面上设置塑料层而在另一面上设置含碳层。
由于在轴向和径向上的双向负荷并由于气蚀使控制板和缸筒的相互指向的表面处于加大的负荷下。这包括在控制板的控制孔上正常存在的用于避免快速压力变化的沟槽。尤其是相互指向的表面也由于缸筒和压力板回落到控制板上引起应力。
上述轴向柱塞机的缺陷是，对于含油的输送介质塑料层可能不利地与输送介质反应并由此使塑料层的磨损增加。尤其是在快速的负荷变换和高工作压力时在流体介质中导致形成阻尼负荷并接着导致压力脉冲、即所谓的气蚀并导致上述的缸筒或压力板的回落，其中塑料层对于这种负荷只具有不够的抵抗力并因此迅速磨损，其中塑料层只局部地脱落，这导致不均匀的负荷和更快速的磨损。
由现有技术还已知，在缸筒的滑动面上熔融青铜层。
此外由WO 98/54376 A1已知用于建立金刚石类非晶体碳层的加工方法。
此外在VTT2001出版的出版物“Helena Roukainen Tribologicalproperties of hydrogenated and hydrogen-free diamond-likecarbon coatings”中尤其在第3和4页以及26至28页详细描述了ta-C或CVD工艺。
不仅塑料层而且青铜层都增加加工工艺费用并因此是不利的。
因此本发明的目的是，描述一种轴向柱塞机，它可以简单地制成，它可以以多种输送介质驱动并且尤其在高负荷时不易磨损。
这个目的通过具有权利要求1特征的轴向柱塞机得以实现。
按照本发明的具有权利要求1特征的轴向柱塞机的优点是提高耐磨损性，尤其是防止相互滑动部件的冲击负荷、防止气蚀并防止双向负荷。此外按照本发明的轴向柱塞机更简单地制成并且还可以通过水也可以通过含油输送介质运行。
在从属权利要求中描述的特征涉及按照本发明的轴向柱塞机的有利改进方案。
尤其有利的是，另一不覆层的滑动面由通过渗氮淬火的钢制成。由此可以使与碳层对置的滑动面简单地制成。可以放弃使用对环境不利的复合金属。
还有利的是，将层涂覆在第一滑动面或控制板的滑动面上。因为轴向柱塞机的控制板在其外轮廓上小于缸筒，因此能够更简单且更经济地将层涂覆在控制板上。
还有利的是，使所述控制板和/或缸筒在其滑动面处基本由金属制成并且将层直接涂覆到各滑动面的金属表面上。由此使层更持久地粘附在各滑动面上。该功能层或者可以直接或者最好通过粘附层间接地涂覆。
还有利的是，所述层是类金刚石的非晶体碳层，尤其是四面体的无氢非晶体碳层，ta-C。该ta-C层与常见的碳层相比在轴向柱塞机的使用中具有突出的有利的特性。因此明显地提高减小摩擦和磨损层的疲劳强度，尤其防止粘附剥落和亲和去除，尤其是在由于气蚀和冲击力引起的负荷方面，它们尤其在工作压力提高和快速、剧烈的负荷变化时产生。改善尤其在负荷增加和输送介质污染时的耐磨损性。
下面借助于示意图中的实施例和实施形式详细描述本发明。在此相同的结构部件配有相同的标记符号。附图中：
图1简示出按照本发明的轴向柱塞机，
图2以放大图示出在图1中所示的局部II，
图3以控制板滑动面的俯视图示出按照本发明的轴向柱塞机的控制板的优选实施例，
图4以缸筒滑动面的俯视图示出按照本发明的轴向柱塞机的缸筒的优选实施例。
在图1中所示的轴向柱塞机以倾斜盘结构形式通过可调整的压缩容积和通流方向构成并且以公知的方式作为主要结构部件包括圆柱形外壳1、它具有端面敞开的端部(在图1中的上端)，固定在外壳1上的封闭其敞开端部的连接板2、行程或倾斜盘3、控制板4、它也称为控制体或控制镜，主轴5和缸筒6。
所述倾斜盘3由所谓的具有半圆柱形横截面的旋转台构成并且通过两个以相互间隔平行于摆动方向延伸的轴承面在静压卸载的条件下支承在两个相应成形的轴瓦上，它们固定在与连接板2对置的外壳端壁9的内表面上。以公知的方式通过压力兜袋10实现静压卸载，这些压力兜袋在轴瓦8中构成并且接头11提供压力介质。安置在圆柱形外壳壁12的凸起中的调整装置13通过在连接板2方向上延伸的臂14嵌接在倾斜盘3上并且用于使同一倾斜盘围绕垂直于摆动方向的摆动轴旋转。
所述控制板4定心在轴承18的外环上并且在圆周方向上定位地顶靠在面对外壳内室的连接壁2的内表面上。该控制板4配有两个肾形控制缝隙形式的通孔15，它们通过在连接板2中的压力通道16D或抽吸通道16S连接在未示出的压力管和抽吸管上。该压力通道16D具有比抽吸通道16S更小的通流横截面。控制板4的面对外壳内室且圆形构成的控制面作为缸筒6的轴承面。
所述主轴5穿过外壳端壁9的通孔伸进外壳1里面并且通过轴承17以及通过端部扩展的盲孔19的较窄孔段中的另一轴承18可旋转地支承在连接板2里面。该主轴5还在外壳1内部穿过控制板4的同心通孔20、倾斜盘3中的同心通孔21以及具有两个孔段的缸筒6中的同心通孔。
一个孔段在成形在缸筒6上的、突出于其面对倾斜盘3的端面22的套状延长体23中构成，通过该延长体使缸筒6通过键槽连接24抗扭转地与主轴5连接。保留的孔段通过锥形曲线构成。它从其靠近第一孔段的最大直径的横截面开始收缩到其靠近顶靠在控制板4上的缸筒6的端面或轴承面的最小直径的横截面。以标记符号25表示由主轴5和这个锥形孔段定义的环形空间。
所述缸筒6一般具有轴向延伸的、台阶状的圆柱孔26，它们均匀地设置在与主轴轴线同轴的分布圆上。这些圆柱孔26直接通到缸筒端面22并且通过分布在与控制缝隙相同的分布圆上的进入通道27通到面对控制板4的缸筒轴承面上。在直接通到缸筒端面22上的较大直径的圆柱孔段里面分别装进衬套28。在这里所述圆柱孔26包括衬套28称为缸体。在这个缸体内部移动设置的活塞29在其面对倾斜盘3的端部上配有球头30，它支承在滑靴31里面并且通过这个滑靴静压地支承在固定在倾斜盘3上的环形滑盘32上。
每个滑靴31在其面对滑动盘32的滑动面上分别配有未示出的压力轴，它通过滑靴31中的通孔33连接在活塞29中的轴向台阶通道34上并且通过这种方式与由圆柱孔26中的活塞29限定的缸体工作室连接。在每个轴向通道34中在从属的球头30处构成节流。通过键槽连接24轴向可移动地设置在主轴5上并通过弹簧35在倾斜盘3方向上加载的压板36使滑靴31固定在设备中的滑动盘32上。
通常已知上述轴向柱塞机1的功能，因此下面用于泵的描述只限于主要的内容。
该轴向柱塞机1规定以油作为输送介质运行。通过主轴5使缸筒6包括活塞29置于旋转。当通过操纵调整装置13使倾斜盘3摆动到相对于缸筒6的倾斜位置时，所有活塞9执行行程运动。在缸筒6以360°旋转时每个活塞29执行一个抽吸和压缩行程，其中产生相应的油流，通过进入通道27、控制缝隙15和压力和抽吸通道16D，16S实现油流的输入和排出。同时在每个活塞29的压缩行程期间压力油从相关的缸体通过在从属的滑靴31中的轴向通道34和通孔33流进滑靴的压力兜袋并且在滑动盘32与各滑靴31之间建立压力区，它作为滑靴的静压轴承。此外压力油通过接头11输送到轴瓦8的压力兜袋19用于静压地支承倾斜盘3。
在控制盘4和缸筒6上在其各自面对的侧面上构成在图2中详细示出的滑动面44，45。该控制盘4具有第一滑动面44而缸筒6具有第二滑动面45。在两个滑动面44，45之间在第一滑动面44上涂覆在图2中详细示出的摩擦和磨损减小层46。
图2以放大图示出在图1中所示的局部II，其中放大地示出层46、控制板4和缸筒6附近以及第一滑动面44、第二滑动面45和孔15附近的部位。在该实施例中，层46设置在第一滑动面44、即控制板4上。该层46最好由四面体的无氢非晶体类金刚石碳层制成，它已知由DLC层(类金刚石碳层)族缩写成ta-C。
减小摩擦和防止磨损的层46例如通过PVD工艺(物理蒸发淀积)或者原子PVD工艺(电弧放电工艺)或者CVD工艺(化学蒸发淀积)、但是最好通过PECVD工艺(等离子增强化学蒸发淀积)均匀地涂覆在第一滑动面44上。此外该层46由所谓的例如约0.5毫米厚的薄层构成。通常使用金属粘附层，尤其是由Cr，Ti，Zr制成的粘附层。
与层46对置的同样完全由钢制成的缸筒6的第二滑动面45最好通过渗氮淬火。
在按照本发明示例性描述的轴向柱塞机1运行中通过在层46与第二滑动面45之间的旋转运动形成静压滑动膜，它通过输送介质构成。但是在起动运行中层46在第二滑动面45上摩擦。由于在轴向柱塞机1中产生的静压压力变化、尤其是当轴向柱塞机承受非常大的负荷时，第二滑动面45可能瞬时冲击地再回落到层46上。由此产生冲击负荷，其强度尤其取决于工作压力和压力变化过程。
图3以控制板4滑动面44的俯视图示出按照本发明的轴向柱塞机1的控制板4的优选实施例。在这个视图中可以清楚地看出基本肾形的孔15，它们用于控制圆柱孔26的充满和排空。在该实施例中两个孔15分别在其设置在旋转方向上的端部上具有沟槽47。该沟槽47起到和缓进行转换控制的作用并且由现有技术已知。所述控制板4的滑动面44完全通过层46覆盖，其中在本发明的意义上沟槽47表面和孔15内表面部位也一起覆盖。在另一实施例中为了能够更和缓地转换控制未示出的沟槽设置在与旋转方向相反的端部上或者使孔加入到控制板4里面，其中按照本发明这个未示出的沟槽的表面和未示出的孔内表面也通过层46覆盖。对于轴向柱塞机由于气蚀产生的材料负荷优选在部位48中产生，该部位通过圆圈示例地表示。
图4以缸筒滑动面45的俯视图示出按照本发明的柱塞机1的缸筒6的优选实施例，该滑动面称为第二滑动面45。在该附图中以圆圈表示的称为气蚀危险区的部位48基本位于由长孔构成的进入通道27之间，其中包括进入通道27的端部。按照本发明代替第一滑动面44可以使第二滑动面45配有层46，其中进入通道27的内表面最好也通过层46覆盖。
本发明不局限于上述实施例和实施形式。上述实施例和实施形式的特征可以以任意方式相互组合。
Claims (8)
1.轴向柱塞机(1)，具有控制板(4)和可相对于控制板(4)旋转的缸筒(6)，它们相互摩擦或滑动，其中控制板(4)以第一滑动面(44)在缸筒(6)的第二滑动面(45)上摩擦或滑动，其特征在于，一个滑动面(44，45)具有含碳层(46)并且另一滑动面(44，45)由金属制成。
2.如权利要求1所述的轴向柱塞机(1)，其特征在于，由金属组成的滑动面(44，45)由淬火的金属、尤其是由通过渗氮淬火的钢制成。
3.如权利要求1或2所述的轴向柱塞机(1)，其特征在于，所述层(46)涂覆在第一滑动面(44)上。
4.如上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机(1)，其特征在于，所述控制板(4)和/或缸筒(6)在滑动面(44，45)区域基本上由金属制成并且将所述层(46)直接涂覆到各滑动面(44，45)的金属表面上。
5.如上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机(1)，其特征在于，所述层(46)是金刚石类的非晶体碳层，DLC。
6.如权利要求5所述的轴向柱塞机(1)，其特征在于，所述层(6)是四面体的无氢非晶体碳层，ta-C。
7.如权利要求1至4中任一项所述的轴向柱塞机(1)，其特征在于，所述层(46)是金刚石层，尤其是纳米晶体的、微米晶体的或掺杂的CVD金刚石层。
8.如上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机(1)，其特征在于，滑动面(44，45)中的一个滑动面球形地伸进滑动面(44，45)中的另一个滑动面。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20070718 |