DE1003040B

DE1003040B - Axial piston pump or motor with rotating cylinder drum

Info

Publication number: DE1003040B
Application number: DEG20186A
Authority: DE
Inventors: Karl Vetter
Original assignee: Gusswerk Paul Saalmann & Sohn
Current assignee: Gusswerk Paul Saalmann & Sohn
Priority date: 1956-07-26
Filing date: 1956-07-26
Publication date: 1957-02-21

Description

Axialkolbenpumpe oder -motor mit umlaufender Zylindertrommel Die Erfindung betrifft Axialkolbenpumpen oder -motoren, bei denen zur Vermeidung von Leckverlusten die Zylindertrommel oder der die Steuerfläche aufweisende Teil unter Einwirkung einer Kraft stehen, welche bestrebt ist, ein gegenseitiges Anliegen der Zylindertrommel und der Steuerfläche herbeizuführen. Um hierbei jedoch eine metallische Reibung zwischen der Steuerfläche und der Stirnfläche der Zylindertrommel zu vermeiden, besteht die Notwendigkeit, zwischen diesen einen Spalt für die Bildung eines Schmierfilmes anzuordnen. Zu diesem Zwecke hat man bereits in der Steuerfläche zusätzlich zu deren Durchlaß für die unter Hochdruck stehende Flüssigkeit einen oder mehrere Druckräume angeordnet, die über Drosselstellen mit den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitswegen der Pumpe oder des Motors in Flüssigkeitsverbindung stehen. Der Flüssigkeitsdruck in den Druckräumen wirkt einer gegenseitigen Annäherung der Zylindertrommel-Stirnfläche und der Steuerfläche mit abnehmender Spaltweite zunehmend entgegen, so daß sich durch zweckdienliche Bemessung der dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzten Fläche der Zylindertrommelstirnseite und der Steuerfläche bei der erwünschten Spaltbreite ein Gleichgewichtszustand einstellt. Bei dem Bekannten werden die Drosselstellen durch Nuten gebildet, die vom Durchlaß für die Hochdruckflüssigkeit in der Steuerfläche bis zu deren Druckräumen reichen. Axial piston pump or motor with rotating cylinder drum Die The invention relates to axial piston pumps or motors in which to avoid Leakage losses under the cylinder drum or the part having the control surface Standing under the influence of a force which strives to be a mutual concern of the Bring about cylinder drum and the control surface. In order to do this, however, a metallic one To avoid friction between the control surface and the front surface of the cylinder drum, there is a need to create a gap between them for the formation of a lubricating film to arrange. For this purpose one already has in the control surface in addition to their Passage for the liquid under high pressure one or more pressure chambers arranged, via throttling points with the high pressure fluid paths the pump or the motor are in fluid communication. The fluid pressure A mutual approach of the cylinder drum end face acts in the pressure chambers and the control surface with decreasing gap width increasingly against, so that by appropriately dimensioning the area of the Cylinder drum face and the control surface at the desired gap width Adjusts the state of equilibrium. With the acquaintance, the throttling points are through Grooves formed by the passage for the high pressure fluid in the control surface up to their printing rooms.

Mithin strömt die Druckflüssigkeit den Drosselnuten mit dem jeweils in der Pumpe oder dem Motor gegebenen Hochdruck zu. Die Drosselnuten sind zur Zylindertrommelstirnfläche hin offen, so daß die Druckflüssigkeit aus ihnen in den Spalt entweichen kann und für einen Druckaufbau in den Druckräumen der Steuerfläche verlorengeht. Die in den Spalt entweichenden Druckflüssigkeitsmengen sind zudem verhältnismäßig groß, weil die den Drosselnuten zuströmende Flüssigkeit unter dem vollen Hochdruck steht, der in den Flüssigkeitswegen der Pumpe oder des Motors gegeben ist. Hierdurch vergrößern sich die bei der Pumpe oder dem Motor gegebenen Leckverluste, die deren Wirkungsgrad herabsetzen. Hinzu kommt, daß die Drosselnuten aus funktionellen Gründen eine verhältnismäßilg kleine Weite aufweisen müssen, so daß sie durch in der Flüssigkeit und insbesondere im Spalt selbst auftretende Verschmutzungsbestandteile leicht verstopft werden und ihre ordnungsgemäße Funktion verlieren.The hydraulic fluid therefore flows through the throttle grooves with the respective high pressure given in the pump or motor. The throttle grooves are towards the cylinder drum face open so that the hydraulic fluid can escape from them into the gap and for a pressure build-up in the pressure chambers of the control surface is lost. The ones in the Gap escaping hydraulic fluid quantities are also relatively large because the liquid flowing into the throttle grooves is under the full high pressure that is given in the fluid paths of the pump or motor. This will enlarge it the leakage losses given by the pump or the motor, their efficiency reduce. In addition, for functional reasons, the throttle grooves are relatively small must have a small width so that they get through in the liquid and in particular dirt components occurring in the gap itself are easily clogged and lose their proper function.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den für die Bildung eines Schmierfilmes zwischen der Zylindertrommelstirnfläche und der Steuerfläche erwünschten Spalt mit verringerten Leckverlusten aufrechtzuerhalten. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in der zu den Drosselstellen führenden Zuleitung für die Hochdruckflüssigkeit ein Druckminderventil angeordnet ist, welches den Druck der Hochdruckflüssigkeit mit konstantem Verhältnis mindert. Da hierbei die Drosselstellen Flüssigkeit zugeführt erhalten, die unter einem vom Hochdruck abhängigen, jedoch gegenüber dem vollen Hochdruck verringerten Druck steht, ergeben sich in den Drosselstellen verringerte Durchflußmengen. Sind dabei die Drosselstellen als Nuten ausgeführt, die zur Zylindertrommelstirnfläche hin offen sind, so ist auch die in den Spalt zwischen der Steuerfläche und der Zylindertrommelstirnfläche entweichende und für einen Druckaufbau in den Druckräumen verlorengehende Flüssigkeit verringert. Darüber hinaus kann das Verhältnis, in dem der Druck der Hochdruckflüssigkeit gemindert wird, so gewählt werden, daß die Drosselstellen mit vergrößerter Weite ausgeführt sein können, so daß die Gefahr ihrer Verstopfung durch Verschmutzungsbestandteile zumindest gemildert ist. The invention is based on the object for the formation of a Lubricant film between the cylinder drum face and the control surface desired Maintain gap with reduced leakage. This is done according to the invention achieved in that in the lead to the throttle points for the high pressure liquid a pressure reducing valve is arranged, which the pressure of the high pressure liquid with a constant ratio. Since here the throttle points are supplied with liquid obtained under one dependent on the high pressure, but compared to the full one High pressure is reduced pressure, result in the throttle points reduced Flow rates. The throttle points are designed as grooves that lead to the cylinder drum face are open, so is the gap between the control surface and the cylinder drum face escaping liquid and lost for a pressure build-up in the pressure chambers decreased. In addition, the ratio in which the pressure of the high pressure liquid is reduced, be chosen so that the throttle points with increased width can be designed so that the risk of their clogging by contaminants is at least tempered.

Um zu erreichen, daß die den Drosselstellen zufließende Druckflüssigkeit ohne Leckverluste in die Druckräume der Steuerfläche gelangt und daher voll für den darin angestrebten Druckaufbau genutzt wird, sind erfindungsgemäß die Drosselstellen als zu den Druckräumen in der Steuerfläche führende Bohrungen ausgestaltet. Diese Bohrungen stehen in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit nur über den Druckraum in der Steuerfläche mit dem Spalt zwischen letzterer und der Zylindertrommelstirnfläche in Flüssigkeitsverbindung, so daß die die Drosselstelle durchfließende Flüssigkeit erst dann in den Spalt entweichen kann, nachdem sie ihre Aufgabe der Schaffung oder Erhaltung des Druckzustandes im Druckraum erfüllt hat. In order to achieve that the pressure fluid flowing to the throttle points gets into the pressure chambers of the control surface without leakage losses and therefore fully for the pressure build-up sought therein is used, according to the invention, the throttle points designed as leading to the pressure chambers in the control surface bores. These Boreholes are only above the pressure chamber in the direction of flow of the liquid in the control surface with the gap between the latter and the cylinder drum face in fluid communication, so that the fluid flowing through the throttle point only then can escape into the gap after they have created or given their task Preservation of the pressure state in the pressure chamber has been fulfilled.

Zur Herabsetzung des Druckes der Druckflüssigkeit beaufschlagt diese erfindungsgemäß einen in einem Gehäuse axial verschiehlichen Stufenkelben an dessen kleinerer Stirnfläche, weiche die öffnung einer Verbindungsleitung zu einem von seiner größeren Stirnfläche begrenzten Kolbenraum steuert, von dem ein Leitungsweg zu den-Drosselstellen führt. Die Größen der Stirnflächen des Stufenkolbens werden hierbei so gewählt, daß sie in dem Verhältnis stehen, in dem der Druck der Hochdruckflüssigkeit gemindert werden soll, bevor diese den Drosselstellen zuströmt. Infolge der Axialverschieblichkeit des Stufenkolbens bleiben Verschmutzungsablagerungen an der Öffnung der Verbindungsleitung zwischen den beiden Kolbenräumen des Gehäuses ohne Einwirkung auf das Druckverhältnis, da etwaige hierdurch bedingte Verengungen der Öffnungsweite durch die Regelbewegung des Stufenkolbens ausgeglichen werden. In order to reduce the pressure, the hydraulic fluid acts on it according to the invention one in one Housing axially variable stepped piston on its smaller end face, the opening of a connecting line softens one of its larger end face limited piston chamber controls from which one Line path leads to the throttle points. The sizes of the end faces of the stepped piston are chosen so that they are in the ratio in which the pressure of the High pressure fluid is to be reduced before it flows to the throttle points. Due to the axial displaceability of the stepped piston, dirt deposits remain at the opening of the connecting line between the two piston chambers of the housing without any effect on the pressure ratio, as any constrictions caused by this the opening width can be compensated for by the control movement of the stepped piston.

Um eine gute Regelgenauigkeit zu erzielen, münden erfindungsgemäß an der kleineren Stirnfläche des Stufenkolbens mit der als umfängliche Ringnut gestalteten Öffnung der Verbindungsleitung zusammenwirkende Kanäle, die sich zur Öffnmlg der Verbindungsleitung hin verkleinern. In order to achieve a good control accuracy, open according to the invention on the smaller end face of the stepped piston with the circumferential ring groove Opening of the connecting line cooperating channels, which are used to open the Reduce the connection line.

Der Erfindungsgegenstand ist in den Abbildungen in einem Ausführungsbelspiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenpumpe oder -motor in vereinfachter Darstellung mit schematischer Wiedergabe der Einrichtung für die Minderung des Hochdruckes, Abb. 2 eine Aufsicht auf die Steuerfläche mit dem Druckraum, Abb. 3 einen Längsschnitt durch die Einrichtung zur Minderung des Hochdruckes. The subject of the invention is shown in the illustrations in an exemplary embodiment shown, namely Fig. 1 shows a longitudinal section through an axial piston pump or motor in a simplified representation with a schematic representation of the device for reducing the high pressure, Fig. 2 with a plan view of the control surface the pressure chamber, Fig. 3 is a longitudinal section through the device for reducing the High pressure.

Der Triebflansch 1 dreht über die Pleuel 2 und den Kolben 3 die Zylindertrommel 4. Bei Vorherrschen eines Druckes in den Flüssigkeitswegen der Druckseite der Pumpe oder des Motors ist im Raum 5 der Zylindertrommel 4 ein Flüssigkeitsdruck gegeben, der eine die Zylindertrommel 4 in Richtung auf die feststehende Steuerfläche 6 drückende Kraft ergibt. Um eine unter Einwirkung dieser Kraft zustande kommende Anlage der Stirnfläche der Zylindertrommel 4 an der Steuerfläche 6 und damit eine metallische Reibung dieser Flächen zu verhüten, wird zwischen ihnen ein schmaler Spalt zur Bildung eines Schmierfilmes geschaffen. Zu diesem Zwecke ist in der Steuerfläche 6 zusätzlich zu deren Durchlaß 7 für die unter Hochdruck stehende Flüssigkeit ein Druckraum 8 angeordnet. Der Druckraum 8 steht über Drosselbohrungen 9 und über eine mit 10 bezeichnete Einrichtung zur Druckminderung mit den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitswegen der Pumpe in Leitungsverbindung, wie dies in Abb. 1 strichpunktiert angedeutet ist. The drive flange 1 rotates the cylinder drum via the connecting rod 2 and the piston 3 4. When pressure prevails in the fluid paths on the pressure side of the pump or the motor is given a fluid pressure in space 5 of the cylinder drum 4, the one pressing the cylinder drum 4 in the direction of the fixed control surface 6 Strength results. In order to create a system of the The end face of the cylinder drum 4 on the control surface 6 and thus a metallic one To prevent friction between these surfaces, a small gap is formed between them created a lubricating film. For this purpose 6 is also in the control surface a pressure space 8 for the passage 7 thereof for the liquid under high pressure arranged. The pressure chamber 8 stands above throttle bores 9 and a designated 10 Device for pressure reduction with the high pressure fluid paths the pump in line connection, as indicated by dash-dotted lines in Fig. 1.

Die Einrichtung 10 ist im einzelnen in Abb. 3 veranschaulicht. Im Gehäuse 10' ist ein Stufenkolben 11 axial verschieblich angeordnet, der mit seinen Stirnflächen 12 und 13 die Zylinderräume 14 und 15 begrenzt, welche über eine Verbindungsleitung 16', 16 miteinander verbunden sind. Der Zylinderraum 14 ist an den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitsweg 17 der Pumpe oder des Motors angeschlossen, der über die Rückschlagventile 18 an die je nach der Drehrichtung der Pumpe oder des Motors gegebene Förder- oder Druckseite angeschlossen ist. Der Hochdruck beaufschlagt die Stirnfläche 12 des Stufenkolbens 11 und verschiebt diesen in Pfeilrichtunga, so daß zur Erhöhung der Regelgenauigkeit angeordnete kerbartige Kanäle 19, die mit ihrer größten Tiefe an der Stirnfläche 12 münden und mit ihren der Ring- nut 16! zugewendeten Enden an der Kolbenoberfläche spitz auslaufen, mit der Ringnut 16' in Überdeckung kommen. Hierdurch gelangt die Druckflüssigkeit über die Verbindungsleitung 16 in den Zylinderraum 15 und bewirkt hierin einen Druckaufbau bis zu einem Druck, der im Verhältnis der Größen der Stirnflächen 12 und 13 des Stufenkolbens 11 gegenüber dem Hochdruck im Zylinderraum 14 gemindert ist. Aus dem Zylinderraum 15 gelangt die Flüssigkeit mit vom Hochdruck in den Flüssigkeitswegen der Pumpe oder des Motors und im Zylinderraum 14 abhängigen, jedoch im bestimmten Verhältnis hierzu geminderten Druck über die Drosselbohrungen 9 zum Druckraum 8 und bewirkt in diesem einen Druckaufbau. Der Druck im Druckraum 8 wirkt zugleich auch gegen die Stirnfläche der Zylindertrommel 4 und hebt diese entgegen der vom Raum 5 ausgehenden Andruckkraft von der Steuerfläche 8 ab, so daß ein wegen seiner Kleinheit in der Zeichnung nicht veranschaulichter Spalt entsteht, der die Bildung eines Schmierfilmes durch die Flüssigkeit zuläßt, die aus dem Durchlaß 7 für die Hochdruckflüssigkeit und dem Druckraum 8 in den Spalt gelangt. The device 10 is illustrated in detail in FIG. in the Housing 10 ', a stepped piston 11 is axially displaceable with its End faces 12 and 13 bounded the cylinder spaces 14 and 15, which via a connecting line 16 ', 16 are connected to one another. The cylinder chamber 14 is under high pressure standing fluid path 17 of the pump or motor connected via the Check valves 18 to the given depending on the direction of rotation of the pump or the motor Delivery or pressure side is connected. The high pressure acts on the end face 12 of the stepped piston 11 and moves it in the direction of arrow a, so that to increase the control accuracy arranged notch-like channels 19, which with their greatest depth open at the end face 12 and with their the ring nut 16! facing ends the piston surface taper to a point, come into overlap with the annular groove 16 '. As a result, the pressure fluid reaches the cylinder space via the connecting line 16 15 and causes a pressure build-up up to a pressure which is in the ratio of Sizes of the end faces 12 and 13 of the stepped piston 11 compared to the high pressure in the Cylinder space 14 is reduced. The liquid comes with it from the cylinder space 15 from the high pressure in the fluid paths of the pump or motor and in the cylinder chamber 14 dependent pressure over the Throttle bores 9 to the pressure chamber 8 and causes a pressure build-up in this. Of the Pressure in the pressure chamber 8 also acts against the end face of the cylinder drum at the same time 4 and lifts it from the control surface against the pressure force emanating from space 5 8 from, so that a not illustrated because of its small size in the drawing A gap is created that allows the liquid to form a lubricating film, from the passage 7 for the high pressure liquid and the pressure chamber 8 into the gap got.

Bei einer Verbreiterung des Spaltes sinkt wegen der dann begünstigten Abströmung der Flüssigkeit aus dem Druckraum 8 der darin herrschende Druck. sp daß die vom Raum 5 ausgehende Kraft die Zylindertrommel 4 der Steuerfläche 8 wiederum nähert. Bei diesem Vorgang stellt sich durch entsprechend Bemessung des Druckraumes 8 und der vom Druck derLeckflüssigkeit im Spalt beaufschlagten Zylindertrommelstirnfläche und Steuerfläche sowie durch entsprechende Wahl des vom Stufenkolben geregelten Druckverhältnisses ein Gleichgewichtszustand ein, so daß zwischen der Zylindertrommel 4 und der Steuerfläche 6 stets ein Spalt für die Bildung eines Schmierfilmes gegeben ist, wenn in den Flüssigkeitswegen der Pumpe oder des Motors Druck herrscht. Die für die Aufrechterhaltung des Spaltes aufzuwendenden Flüssigkeitsmengen sind dabei verhältnismäßig gering, da im Druckraum 8 ein gegenüber dem Hochdruck verminderter Druck herrscht und das für die Spaltbildung benötigte Druckmittel erst dann in den Spalt entweichen kann, nachdem es im Druckraum 8 seine Funktion erfüllt hat. With a widening of the gap it decreases because of the then favored Outflow of the liquid from the pressure chamber 8, the pressure prevailing therein. sp that the force emanating from space 5, in turn, drives the cylinder drum 4 of the control surface 8 approaching. During this process, the pressure chamber is dimensioned accordingly 8 and the cylinder drum end face acted upon by the pressure of the leakage liquid in the gap and control surface as well as by appropriate choice of the one regulated by the stepped piston Pressure ratio a state of equilibrium, so that between the cylinder drum 4 and the control surface 6 are always given a gap for the formation of a lubricating film is when there is pressure in the fluid paths of the pump or motor. the The quantities of liquid to be used to maintain the gap are included relatively low, since in the pressure chamber 8 a reduced pressure compared to the high pressure There is pressure and the pressure medium required for the gap formation only then enters the Gap can escape after it has fulfilled its function in the pressure chamber 8.

Um die Wirkungsweise des Stufenkolbens 11 auch für den Fall sicherzustellen, daß sich entlang der Oberfläche des Stufenkolbens 11 Leckmengen ergeben, ist eine Ringnut 20 angeordnet, welche über eine Leckfiüssigkeitsleitung 21 diese Leckmengen abführt. In order to ensure the operation of the stepped piston 11 also in the event that that there are leakages along the surface of the stepped piston 11 is one Annular groove 20 is arranged, which via a leakage liquid line 21 these leakage quantities leads away.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die an sich bekannten Drosselbohrungen 9 in mehr oder weniger großer AnzahI anzuordnen und statt eines einzigen auch mehrere Druckräume 8 vorzusehen, die kreisringförmig, kreisringsegmentförmig oder auch in sonstiger zweckdienlicher Gestalt auf der Steuerfläche 6 angeordnet sind. Die Erfindung ist gleichermaßen bei solchen Axialkolbenpumpen oder -motoren anwendbar, bei denen statt der Zylindertrommel 4 der die Steuerfläche 6 tragende Teil unter der Einwirkung einer Kraft steht, welche bestrebt ist, diesen Teil gegen die Stirnfläche der Zylindertrommel anzudrücken. It is within the scope of the invention, the throttle bores known per se 9 to be arranged in more or less large numbers and instead of one also several Provide pressure chambers 8 which are circular, circular segment-shaped or in other appropriate shape are arranged on the control surface 6. The invention is equally applicable to those axial piston pumps or motors where instead of the cylinder drum 4, the part carrying the control surface 6 under the action there is a force which tends to push this part against the end face of the cylinder drum to press.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Axial piston pump or motor with one or more in the control surface in addition to its passage for the high pressure Liquid arranged pressure chambers, which via throttle points with the under high pressure standing Are in fluid communication with fluid paths and the maintenance of a gap between the control surface and the cylinder drum face serve, characterized in that in the feed line leading to the throttle points (9) a pressure reducing valve (10) is arranged for the high pressure liquid, which reduces the pressure of the high pressure fluid with a constant ratio.

2. Axial piston pump or motor according to claim 1, characterized in that that the throttle points (9) in a known manner as to the pressure chambers (8) in the control surface (6) leading holes are designed.

3. Axial piston pump or motor according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the high pressure liquid is in a housing (10 ') of the pressure reducing valve (10) axially displaceable Stepped piston (11) on its smaller end face (12) acted upon, which the opening of a connecting line (16 ', 16) to one of the larger end face (13) of the stepped piston (11) limited cylinder space (15) controls, from which a line leads to the throttling points (9).

4. Axial piston pump or motor according to claims 1 to 3, characterized characterized in that on the smaller end face (12) of the stepped piston (11) with the opening of the connecting line (16 ') designed as a circumferential annular groove (16'), 16) interacting channels (19) open which open up the connecting line Reduce (16 ', 16).

Documents considered: German Patent No. 939 486.