DD259657B1 - Steuerspiegel fuer eine selbstansaugende hydrostatische kolbenmaschine - Google Patents

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Steuerspiegel für eino selbstansaugende hydrostatische Kolbenmaschine, welcher in Wirkfunktion mit einem Arboitskolbon tragenden rotierenden Zylinderkörper steht und zur Zu- und Abführung des Arbeitsmediums zwei sich gegenüberliegende Steuernieren besitzt.

Anwendung findet dieser Stouerspiegel in als Pumpe oder Motor fungierende selbstsaugende hydrostatischen Kolbenmaschinen, welche als Axial- oder Radialkolbensysteme mit konstantem oder regelbarem Hubvolumen ausgebildet sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt ist eine hydraulische Axialkolbenmaschine (DD-PS 43.563), deren Steueröffnungen des Kolbenträgers mit Abschluß des Saughubes der Kolben die Verbindung mit der Saugniere beenden und bis zur Verbindung mit der Druckniere auf dem Steuersteg einen Überdeckungswinkel überfahren müssen.

Der hierbei einsetzende Druckhub der Kolben bewirkt eine Angleichung des Druckes zwischen der Steueröffnung im Kolbenträger und der Druckniere.

Ein analoger Winkelversatz findet auf dem gegenüberliegenden Steuersteg zwischen der Druckniere und der Saugniere statt.

Mit dieser Lösung wird lediglich die Abhängigkeit bekannter Vorkompressions- und Expansionswinkel und die teilweisen Kompensationsmöglichkeiten des veränderlichen Totvolumens bei Regelgeräten vorgestellt. Eine Auslegung eines Expansionswinkels ist auch bei dieser Ausführung zur Realisierung der vorliegenden Aufgabe der Erfindung erforderlich.

Es ist auch eine Axialkolbenpumpe (DE-OS 2.208.890) mit einem Steuerspiegel bekannt, dessen Steuernieren so angeordnet sind, daß die rotorseitigen Steueröffnungen mit der Niederdruck führenden Steuerniere solange verbunden sind, bis der jeweilige Kolbon den unteren Totpunkt um 5° bis 20° überschritten hat.

Die Verbindung der Strömungskanäle mit der Steueröffnung der Druckseite über den oberen Totpunkt hinaus führt zu großen inneren Verlusten. Die ungehinderte, wenn auch gedrosselte Expansion des gespannten Volumens in die Steueröffnung der Nioderdruckseite hat zur Kavitation führende Luftausscheidungen sowie Schwingungen im System zur Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel ist die Erhöhung des Gebrauchswertes hydrostatischer Kolbenmaschinen durch Stabilisierung der Funktion, Erhöhung der Lebensdauer und Verminderung von Umweltbelastungen.

Darlegung dos Wosons dor Erfindung

Aufgabo dor Erfindung ist os, oino aktive Geräuschminderung In schlitzgostouorton hydrostatischen Kolbonmaschinon mit konstantem und rogolbarem Hubvolumon durch optimalo Stouorsoiton zu errolchon, damit auch das Saugvorhalten zu vorbossorn und Kavitation zu vormindorn.

Gomäß dor vorliegondon Erfindung wird dio Aufgabo dadurch golöst, daß der Winkol <p_Uo, zwischon dir dio Drucknioro dos Stouorspiogols in doron Toilkrois bogronzondo (boondondo) Konto und dor dio Saugnioro in dom Toilkrois bogronzondo (boginnoiulo) Konto, in Drehrichtung dos Zylindorkörpors gosehon, gobildot wird aus oinem Bohnonwinkol <p_u und oinom Expansionswinkol (pe„, wolchor ormittolt wird nach

r₀-

in Abhängigkeit von

— dom maximalen Botriobsdruck (P_bmox)

— dom Totvolumon (Vt)

— dom Schwenkwinkol (a) dos Bowogungswandlors (bei Rogelgeräton a_mox)

— der Komprossionszahl (ß) des Arbeitsmodiums

— dem Kolbenteilkroishalbmessor(r₀)

— der Kolbenfläche (Fk), wobei das Totvolumon (V_T)

— für Konstantgeräto als (Vtc) = minimales Totvolumen im inneren Totpunkt

— für Rogelgeräto als (V™) = (V_TC bis (V_Tc + 0,5 · Fk · r₀ · tana_imx) unter Berücksichtigung des Schwenkwinkels α ausgelegt ist.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend ist die Erfindung an einom Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die Zeichnung folgendes darstellt:

Fig. 1: einen Teillängsschnitt durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine Fig.2: einen Steuerspiegol im Schnitt A-A gemäß Fig. 1

Ein in Fig. 1 dargestellter Zylinderkörper 1 vorliegender, als Konstantgerät ausgebildeter Axialkolbenmaschine, in dessen Zylinderbohrungen 2 sich infolge ihrer Abstützung über Gleitschuhe 3 am Bewegungswandler 4 Kolben 5 translatorisch bewegen, stützt sich mit seiner Steuerfläche 6 am Steuerspiegel 7 ab, welcher mit einem Steuerknopf 8 drehfest verbunden ist. Steuerbohnen 9 verbinden die Zylinderbohrungen 2 mit der Steuerfläche 6. Im Steuerspiegel 7 angeordnete Saug- und Drucknieren 10,11 sind mit im Steuerkopf 8 befindlichen Saug-und Druckkanälen 12,13 verbunden. Die Anordnung der Saugniere 10 und der Druckniere 11 erfolgt unter Berücksichtigung des sich aus dem Bohnenwinkel φ_Εχ bildenden Winkel (Pg₀₅. Dieser Winkel tpcsWird begrenzt von der Kante 14, welche die Druckniero 11 in deren Teilkreis 15 beendet und der die Saugniere 10 in den Teilkreis 15beginnendo Kante 16, in Drehrichtung des Zy lindorkörpers 1 gesehen, wobei die Ermittlung des Expansionswinkels <Pe_x erfolgt nach:

, Pbmax · Vt · ß

= 1

_{0 K} · tana

und für ein Konstantgerät von q,(, = 100cm³/U bei

— einem max. Betriebsdruck von P_bmax = 40MPa

— einem Totvolumen Vt= 17,2cm³

— einerK:mpressionszahldesArbeitsmediumsß = —

wobei K= 1,43-10³MPa)

— einem Kolbenteilkreishalbmesser r_o = 4,5cm

— einer Kolbenfläche Fk = 3,8cm²

(bei einem Kolbendurchmesser dK = 22mm)

— einem Schwenkwinkel α = 18°

— einem Expansionswinkel

40 · 17,2

COSf_Ex = 1 -

4,5 -3,8 -0,3249 -1,43 -1000 cosf_Ex = 0,913 <p_Ex = 24° ergibt.

Bei Ausbildung vorstehend beschriebener Axialkolbenmaschine als Regelgerät mit variierbarem Hubvolumen ergibt sich für das Totvolumen

Vtv = Vtc bis (V_TC + 0,5 · F_K · r₀ · tana_max) = 17,2 bis (17,2 + 0,5 · 3,8 · 4,5 · 0,3249) = 17,2 bis 19,9cm³,

wobei zur Ermittlung von ψε_χ der Mittelwert einzusetzen ist.

Mit dor vorstohonclon Auslogung dos Exponslonswlnkols φ_ε, am Stouorsplogol 7 solbstoneouy ondor Kolbonmaschlnon wird übor doron gosamtos Druckborolch oin Goräuschmlnlmum sowlo oln vorbossortor Füllungsgrad orzlolt, da spozloll bol hohon BotriobsdrÜckon elno plötzllcho Entspannung dos Totvolumons In dlo Sougnloro 10 vorniledon wird. Infolgo dor Ausnutzung dor im Totvolumon gospolchorton Enorgio orfolgt olno wesontllcho Erhöhung dos Wirkungsgrades bol höhoron Botriobsdrückor

Claims (2)

1. Steuerspiogol für eino selbstansaugondo hydrostatische Kolbonmaschine, welcher In Wirkfunktion mit einom Arbeitskolben tragenden, rotierenden Zylinderkörper steht und zur Zu- und Abführung des Arboitsmodiums zwol sich gegenüberliegende Steuernieren besitzt, wobei der Winkel ρ Ges zwischen der die Druckniere des Steuerspiogols in deren Teilkreis begrenzende (beendende) Kante und der die Saugniere in dom Teilkreis begrenzende (beginnende) Kante, in Drehrichtung des Zylinderkörpers gesehen, gebildet wird aus einom Bohnenwinkel p₀ und einem Expansionswinkel p_Ex, dadurch gekennzeichnet, daß der Expansionswinkel (p_Ex) ermittelt wird nach

^cospEx~¹ r_o-F_K-tana
in Abhängigkeit von

- dem maximalen Betriebsdruck (Pu max)

- dem Totvolumen (V_T)

- dem Schwenkwinkel (α) dos Bewogungswandlors (bei Regolgoräton a_max)

- dor Kompressionszahl (ß) dos Arbeitsmediums

- dem Kolbenkreishalbmosser (r_n)

- der Kolbonfläche (Fk)

2. Steuerspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Totvolumen (V_T)

- fürKonstantgoräteals

(Vtc) = minimales Totvolumen im inneren Totpunkt

- für Regelgeräte als

(V_TV) = Vtc bis (V_Tc + 0,5 ¹Fk-T₀- tan α max)
unter Berücksichtigung des Schwenkwinkels α ausgelegt ist.