DE1094679B

DE1094679B - Sealing device for swinging wing pistons of hydraulic motors

Info

Publication number: DE1094679B
Application number: DEA25346A
Authority: DE
Inventors: Richard Harris Vinkler; Johan Martin Oekland
Original assignee: Frydenboe Slip & Mek Verksted
Current assignee: Frydenboe Slip & Mek Verksted
Priority date: 1955-11-21
Filing date: 1956-07-20
Publication date: 1960-12-08
Also published as: FR1165508A; GB793033A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für schwingend angeordnete Flügelkolben von hydraulischen Motoren, bei denen die Flügelkolben die Kammer eines Gehäuses in zum wechselweisen Aufnehmen und Abgeben von Druckflüssigkeit dienende Teilkammern aufteilen und zwischen sich und der Kammerwandung einen Spalt frei lassen, wobei dieser Spalt durch zwei im Abstand voneinander angeordnete elastische Dichtungen abgedichtet ist und der Raum zwischen den beiden Dichtungen in gedrosselter Verbindung mit der jeweils druckbeaufschlagten Teilkammer steht.The invention relates to a sealing device for swinging arranged wing pistons of hydraulic Motors in which the vane pistons take up the chamber of a housing in alternation and delivering pressure fluid dividing serving sub-chambers and between them and the chamber wall leave a gap free, this gap by two spaced apart elastic Seals is sealed and the space between the two seals in a throttled connection with the respective pressurized subchamber.

Bei mit Druckmittel betriebenen Motoren dieser Art besteht die Schwierigkeit, eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Kolben und der Zylinderwand, an der der Kolben gleitet, herzustellen. Elastische Dichtungen ergeben, insbesondere bei mit hohem Druck beaufschlagtem Kolben, keine befriedigende Dichtwirkung. Man hat zur Verbesserung der Abdichtung bereits vorgeschlagen, mehrere Dichtungen mit ao Abstand voneinander anzuordnen und den Raum zwischen den Dichtungen mit gedrosseltem Druck zu beaufschlagen, so daß jede Dichtung nur mit einem Teildruck beansprucht wird. Dies läßt sich bei den bekannten Bauarten jedoch nur bei einem Kolben durchführen, der einseitig mit Druck beaufschlagt wird. Bei zweiseitiger, wechselnder Druckzufuhr läßt sich an den bekannten Geräten eine gedrosselte Zufuhr des Druckmittels zum Dichtungsraum nicht durchführen, da ein Überströmen des Druckmittels von dem mit Druck beaufschlagten Raum zu dem nicht beaufschlagten Raum unvermeidlich wäre.In the case of engines of this type operated with pressure medium, there is a difficulty in achieving a reliable seal between the piston and the cylinder wall on which the piston slides. Elastic Seals do not give satisfactory results, especially when the piston is subjected to high pressure Sealing effect. It has already been proposed to improve the seal, several seals with ao To be spaced from each other and the space between the seals with reduced pressure pressurize so that each seal is only subjected to a partial pressure. This can be seen with the known However, only perform designs with a piston that is pressurized on one side. With two-sided, alternating pressure supply, a throttled supply of the can on the known devices Do not perform pressure medium to the sealing space, since the pressure medium overflows from the with Pressurized space to the unpressurized Space would be inevitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Nachteil abzuhelfen und eine Dichtungsvorrichtung zu schaffen, die für schwingend angeordnete, also wechselnd von zwei Seiten beaufschlagte Flügelkolben hydraulischer Motoren geeignet ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Zuführung des Druckmittels durch eine durchgehende Bohrung im Flügelkolben erfolgt, in der Rückschlagventilglieder angeordnet sind, die ein Zuströmen von Druckflüssigkeit aus der mit höherem Druck beaufschlagten Teilkammer in den Zwischenraum ermöglichen, ein Überströmen von Druckflüssigkeit von einer Teilkammer zur anderen dagegen normalerweise verhindern.The object of the invention is to remedy this disadvantage and to create a sealing device, the hydraulic wing piston for swinging arranged, i.e. alternately acted upon from two sides Motors is suitable. This object is achieved in that the supply of the pressure medium by a through hole in the wing piston takes place, in the check valve members are arranged, the an influx of hydraulic fluid from the sub-chamber, which is subjected to higher pressure, into the intermediate space allow against an overflow of pressure fluid from one sub-chamber to the other usually prevent.

Durch die in der durchgehenden Bohrung im Flügelkolben eingebauten Rückschlagventilglieder ist es erstmalig möglich, die gute Dichtwirkung der bekannten »Drosseldichtung« auch bei schwingend angeordneten, in beiden Richtungen beaufschlagbaren Flügelkolben zu erhalten. Eine möglichst vollkommene Dichtung zwischen sämtlichen Teilen des Motors ist von ausschlaggebender Bedeutung nicht nur zur Vermeidung von Druckverlusten, sondern auch um die dem Dichtungsvorrichtung für schwingendIt is due to the check valve members built into the through hole in the wing piston possible for the first time, the good sealing effect of the well-known »throttle seal« even with oscillating, to receive vane pistons that can be acted upon in both directions. A poetry that is as perfect as possible between all parts of the engine is crucial not just for avoidance of pressure losses, but also around the the sealing device for swinging

angeordnete Flügelkolbenarranged wing pistons

von hydraulischen Motorenof hydraulic motors

Anmelder:Applicant:

A/S Frydenbö Slip & Mek. Verksted,
Bergen (Norwegen)A / S Frydenbö Slip & Mek. Verksted,
Bergen (Norway)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Hoffmeister, Patentanwalt,
Hannover, Königstr. 23Representative: Dr.-Ing. K. Hoffmeister, patent attorney,
Hanover, Königstr. 23

Beanspruchte Priorität:
Norwegen vom 21. November 1955Claimed priority:
Norway from November 21, 1955

Richard Harris Vinkler, Paradis, Bergen,
und Johan Martin ökland, Häkonshellen, BergenRichard Harris Vinkler, Paradis, Bergen,
and Johan Martin Ökland, Häkonshellen, Bergen

(Norwegen),
sind als Erfinder genannt worden(Norway),
have been named as inventors

Motor zugeführte Druckflüssigkeitsmenge als Maß für die Winkelverstellung der Flügelkolben ansetzen zu können. Durch die Erfindung wird eine beidseitig gute Abdichtung selbst bei sehr hohen Drücken erreicht, wie sie z. B. bei Rudermaschinen auf Schiffen angewendet werden müssen, ohne daß für beide Seiten gesonderte Dichtungen angebracht werden müssen. Die Dichtung kann billig hergestellt und einfach eingebaut werden und ergibt eine wirksame Abdichtung zwischen den betreffenden beweglichen und feststehenden Teilen des hydraulischen Gerätes selbst bei hohem Druck wechselnder Stärke.Apply the amount of hydraulic fluid supplied to the motor as a measure for the angular adjustment of the vane pistons can. The invention achieves a good seal on both sides even at very high pressures, how they z. B. must be used in steering gear on ships without separate for both sides Seals must be attached. The seal can be manufactured cheaply and easily installed and results in an effective seal between the moving and the fixed in question Splitting of the hydraulic device even with high pressure of varying strength.

Darüber hinaus ergibt sich noch der Vorteil, daß es durch einfache mechanische Mittel möglich ist, beim Auflaufen des Flügelkolbens in die eine oder andere Endstellung das bis dahin geschlossene Ventil zu öffnen, so daß durch die durchgehende Bohrung ein Druckausgleich stattfindet. Dadurch wird ein sanftes Abbremsen des Flügelkolbens nahe an seinen Endlagen erreicht und damit ein hartes Anschlagen des Kolbens in seinen Endstellungen vermieden. Als Ergebnis erhält man eine längere Lebensdauer des hydraulischen Motors.In addition, there is still the advantage that it is possible by simple mechanical means when The wing piston runs into one or the other end position to open the valve that has been closed until then, so that pressure equalization takes place through the through hole. This makes a gentle Braking of the vane piston reached close to its end positions and thus a hard hitting of the Piston avoided in its end positions. The result is a longer hydraulic life Engine.

009 677/82009 677/82

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Es zeigtThe drawings show an exemplary embodiment of the subject matter of the invention. It shows

Fig. 1 einen hydraulischen Motor mit hin- und herbewegbarem Flügelkolben in schematischem Grundriß und1 shows a hydraulic motor with a reciprocating vane piston in a schematic plan view and

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Flügelkolben des Motors nach Fig. 1 in Höhe der Rückschlagventilglieder. FIG. 2 shows a section through a vane piston of the engine according to FIG. 1 at the level of the check valve members.

Der hydraulische Motor nach Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1 mit zugehörigen Leitungen 2, 3 zum Zuführen bzw. Ableiten der Druckflüssigkeit. Die Stellung der beweglichen Teile des Motors wird durch Zuführen und Ableiten von Druckflüssigkeit durch die Leitungen 2, 3 mittels nicht gezeichneter Steuerglieder und Pumpen geregelt.The hydraulic motor according to FIG. 1 has a housing 1 with associated lines 2, 3 for feeding or discharge of the hydraulic fluid. The position of the moving parts of the engine is made by supplying and discharging hydraulic fluid through the lines 2, 3 controlled by means of control elements and pumps, not shown.

Die Leitungen 2, 3 münden in zwei durch eine zylindrische Wand 6, zwei einander gegenüberliegende Trennglieder 7, 8, eine Bodenplatte 9B und eine in Fig. 1 nicht weiter dargestellte Deckelplatte gebildete, einander gegenüberliegende Arbeitskammern 4, 5.The pipes 2, 3 open into two by a cylindrical wall 6, two opposing release members 7, 8, a bottom plate 9 B and a cover plate, not shown in FIG. 1 formed, opposed working chambers 4, 5.

Die in die Arbeitskammern 4, 5 ein- und aus ihnen ausströmende Druckflüssigkeit wirkt auf zwei einander gegenüberliegende an einem Kolbenkörper 12 befestigte Flügelkolben 10, 11, die jede Kammer jeweils in zwei Einzelkammern4A, 45 und 5A, 5B aufteilen. Die Kammer der einen Gruppe, beispielsweise die Kammer 4A, steht mit der gegenüberliegenden Kammer der anderen Gruppe, in diesem Falle der Kammer 5B, in Verbindung und wird gleichzeitig mit dieser mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, wodurch der Kolbenkörper 12 um jeden beliebigen Winkel gedreht und ein über eine Welle 13 damit verbundenes Gerät, beispielsweise die Ruderwelle eines Schiffes, die Säule eines Ladebaumes od. dgl., in die entsprechende Winkelstellung bewegt werden kann.The pressure fluid flowing into and out of the working chambers 4, 5 acts on two opposed vane pistons 10, 11 attached to a piston body 12, which divide each chamber into two individual chambers 4A, 45 and 5A, 5B. The chamber of the one group, for example, the chamber 4a communicates with the opposing chamber of the other group, in this case, the chamber 5 B, in compound and is acted upon simultaneously with the pressure fluid, the piston body 12 whereby to any angle rotated and a Device connected to it via a shaft 13, for example the rudder shaft of a ship, the column of a loading boom or the like, can be moved into the corresponding angular position.

Die Leitungen 2, 3 sind in verschiedenen Ebenen in das Gehäuse 1 eingeführt. Von der Leitung 2 geht eine erste Zweigleitung 2A durch das Trennglied 7 in die linke Kammer AA ab und eine zweite Zweigleitung 2 C durch eine Bohrung in der Deckelplatte in die rechte Kammer 5 B. Die Mündungen der Zweigleitungen 2A, 2C in den Kammern 4A, 5B sind im gleichen Drehsinn ausgerichtet, d. h. derart, daß bei Druckzuführung durch die Leitung 2 die Flügelkolben 10, 11 des beweglichen Kolbenkörpers 12 im Uhrzeigersinn gedreht werden.The lines 2, 3 are introduced into the housing 1 at different levels. From the line 2, a first branch line 2A goes through the separating member 7 into the left chamber AA and a second branch line 2 C through a hole in the cover plate into the right chamber 5 B. The mouths of the branch lines 2A, 2C in the chambers 4A, 5B are oriented in the same direction of rotation, ie in such a way that when pressure is supplied through the line 2, the vane pistons 10, 11 of the movable piston body 12 are rotated clockwise.

Von der zweiten Leitung 3 geht eine erste Zweig-Ieitung3^4 durch das Trennglied 7 in die rechte Kammer 5A ab und eine zweite Zweigleitung 3 C durch eine Bohrung in der Bodenplatte 9B in die linke Kammer4J5. Die Mündungen der Zweigleitungen ZA, 3 C in den Kammern 5A, 4B sind im gleichen Drehsinn ausgerichtet, d. h. derart, daß bei Druckzuführung durch die Leitung 3 die Flügelkolben 10, 11 des beweglichen Kolbenkörpers 12 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden.From the second line 3, a first branch line 3 ^ 4 goes off through the partition member 7 into the right chamber 5A and a second branch line 3 C through a hole in the base plate 9 B into the left chamber 4J5. The mouths of the branch lines ZA, 3 C in the chambers 5A, 4B are aligned in the same direction, ie such that are rotated at pressure feed through line 3, the vane piston 10, 11 of the movable piston body 12 counterclockwise.

Durch Zuführen von Druckflüssigkeit durch die Leitung 2 und Ableiten von Druckflüssigkeit durch die Leitung 3 wird also der Kolbenkörper 12 im Uhrzeigersinn gedreht, wobei der Drehwinkel von der zugeführten Druckflüssigkeitsmenge abhängt. Vollständige Dichtigkeit vorausgesetzt, kann die durch die Leitung 2 oder 3 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge als Maß für den Drehwinkel des Kolbenkörpers 12 angesehen werden.By supplying pressure fluid through line 2 and draining pressure fluid through the Line 3 is therefore the piston body 12 rotated clockwise, the angle of rotation of the depends on the amount of hydraulic fluid supplied. Assuming complete tightness, the Line 2 or 3, the amount of hydraulic fluid supplied is viewed as a measure of the angle of rotation of the piston body 12 will.

Um eine vollständige Abdichtung zu erzielen, werden parallele Rundschnüre 14, 15 (Fig. 2) an den Außenkanten der Flügelkolben 10, 11 und zwei weitere Rundschnüre 17 A, 18^4 (Fig. 1) in axialer Richtung auf dem Umfang des Kolbenkörpers 12 zwischen den Flügelkolben 10, 11 diametral gegeneinander versetzt angeordnet. Die letzteren sind über die Stirnflächen des Kolbenkörpers 12 in radialer Richtung als kurze Stücke bis an die äußere von zwei konzentrisch um die Kolbenkörperachse angeordneten winkeligen Rundschnüren 21, 22 gezogen.In order to achieve a complete seal, parallel round cords 14, 15 (Fig. 2) on the outer edges of the wing pistons 10, 11 and two further round cords 17 A, 18 ^ 4 (Fig. 1) in the axial direction on the circumference of the piston body 12 between the wing pistons 10, 11 arranged diametrically offset from one another. The latter are drawn over the end faces of the piston body 12 in the radial direction as short pieces up to the outer of two angular round cords 21, 22 arranged concentrically around the piston body axis.

Die verschiedenen Rundschnüre 14, 15 und 17^4, 18^4 sind vorzugsweise gleich groß bemessen, während die Innenrundschnur 21 einen kleineren Durchmesser als die Außenrundschnur 22 hat. Der Grund hierfür ist der, daß stets die eine der beiden letzteren Rundschnüre der Druckseite im Motor zugekehrt ist, während die anderen Rundschnüre wechselseitig beaufschlagt werden.The various round cords 14, 15 and 17 ^ 4, 18 ^ 4 are preferably of the same size, while the inner round cord 21 has a smaller diameter than the outer round cord 22. The reason this is that one of the last two round cords is always facing the pressure side in the engine, while the other round cords are acted upon alternately.

Die Rundschnüre 14, 15 sind vorzugsweise aus Einzelstücken entsprechend der Länge der Kanten, auf denen sie aufliegen, zusammengesetzt und an den zusammenstoßenden Enden sowie an den Stoßstellen mit dem Außenring 22 verklebt oder vulkanisiert. In gleicher Weise sind auch die Rundschnüre 17.4, 18A aus Einzellängen zusammengesetzt und mit dem Außenring 22 verbunden.The round cords 14, 15 are preferably composed of individual pieces corresponding to the length of the edges on which they rest and are glued or vulcanized to the outer ring 22 at the ends and at the joints. In the same way, the round cords 17, 4, 18A are also composed of individual lengths and connected to the outer ring 22.

Es zeigt sich, daß zwischen den einzelnen Rundschnüren 14 und 15, 17^4 und 18^-4, 21 und 22 jeweils kleine Kammern 23 zwischen einer Hoch- und einer Niederdruckkammer gebildet werden. Diese Kammern werden mittels enger Bohrungen 24 im Kolbenkörper 12 und in den Flügelkolben 10, 11 mit Druckflüssigkeit von der Druckseite des Motorsystems beaufschlagt. It can be seen that between the individual round cords 14 and 15, 17 ^ 4 and 18 ^ -4, 21 and 22, respectively small chambers 23 are formed between a high and a low pressure chamber. These chambers are by means of narrow bores 24 in the piston body 12 and in the wing pistons 10, 11 with hydraulic fluid acted upon from the pressure side of the engine system.

Zu diesem Zweck sind die Bohrungen 24 an eine im einzelnen in Fig. 2 dargestellte Bohrung 25 in beiden Flügelkolben geführt. Die Bohrung 25 durchdringt den betreffenden Flügelkolben von einer Arbeitsfläche zur anderen und nimmt in ihren Enden je einen Ventilsitzkörper 26, 27 auf, mit denen wiederum Ventilglieder 28, 29 zusammenarbeiten, derart, daß sich von der Außenseite nach dem Innern der Bohrung 25 öffnende Rückschlagventile ergeben. Zwischen den Ventilgliedern 28, 29 ist eine Rückführfeder 30 wirksam, die beide Ventilglieder in Schließrichtung zu verschieben sucht. Die Vorspannung der Feder 30 ist vorzugsweise so bemessen, daß sie nur für die Rückführbewegung der Ventilglieder ausreicht.For this purpose, the bores 24 are connected to a bore 25 shown in detail in FIG. 2 in both Wing piston guided. The bore 25 penetrates the wing piston in question from a work surface to the other and takes in each of their ends a valve seat body 26, 27, with which in turn valve members 28, 29 work together in such a way that from the outside to the inside of the bore 25 opening check valves result. A return spring 30 is effective between the valve members 28, 29, which seeks to move both valve members in the closing direction. The bias of the spring 30 is preferably dimensioned so that it is only sufficient for the return movement of the valve members.

Die Ventilglieder 28, 29 sind mit je einem von der zugehörigen Wirkfläche des Flügelkolbens und dem Ventilsitz weg nach außen gerichteten Ventilschaft 31, 32 versehen. Die Ventile dienen zum Herbeiführen eines Druckausgleiches in der Endstellung der Flügelkolben, wobei der entsprechende Ventilschaft 31 oder 32 gegen die Wand eines Trenngliedes 7 bzw. 8 stößt und das zugehörige Ventilglied von seinem Sitz abhebt.The valve members 28, 29 are each with one of the associated effective area of the vane piston and the Valve seat away outwardly directed valve stem 31, 32 is provided. The valves are used to induce a pressure equalization in the end position of the wing piston, the corresponding valve stem 31 or 32 abuts against the wall of a separating member 7 or 8 and the associated valve member of his Seat lifts off.

Wirkt Druckflüssigkeit auf die Seite des Flügelkolbens 10, die das Ventilglied 28 enthält, so bewegt sich der Kolben in Uhrzeigerrichtung. Das Ventil 26/ 28 öffnet sich infolge des auf ihm ruhenden Druckes, während das Ventil 27, 29 normalerweise geschlossen bleibt. Sobald jedoch die Endstellung erreicht wird, stößt der Ventilschaft 32 gegen das entsprechende Trennglied und weicht nach der Bohrung 25 aus, worauf der Druckunterschied zu beiden Seiten des Flügelkolbens über das unter Druckwirkung geöffnete Ventilglied 28, die Bohrung 25 und das mechanisch aufgesteuerte Ventilglied 29 ausgeglichen wird.If pressure fluid acts on the side of the wing piston 10 which contains the valve member 28, it is moved the piston moves clockwise. The valve 26/28 opens as a result of the pressure resting on it, while the valve 27, 29 remains normally closed. However, as soon as the end position is reached, the valve stem 32 pushes against the corresponding separating member and gives way to the bore 25, whereupon the pressure difference on both sides of the wing piston over the opened under pressure Valve member 28, the bore 25 and the mechanically open valve member 29 is compensated.

Das Innere der Bohrung 25 wird ohne Rücksicht auf die Druckrichtung mit dem in dem System herrschenden hohen Druck beaufschlagt, so daß auch die von der Mitte der Bohrung 25 ausgehende Bohrung 24 ständig unter Druck steht.The interior of the bore 25 is regardless of the pressure direction with that prevailing in the system high pressure is applied, so that also the hole extending from the center of the hole 25 24 is constantly under pressure.

Die Bohrung 24 übt eine gewisse Drosselwirkung aus, so daß der Druck in den Kammern 23 nicht gleich dem Druck der Arbeitsflüssigkeit ist, sondern nur einen bestimmten Bruchteil dieses Wertes ausmacht, der jedoch für eine gute Dichtwirkung ausreichend groß ist.The bore 24 exerts a certain throttling effect, so that the pressure in the chambers 23 is not the same the pressure of the working fluid, but only makes up a certain fraction of this value, which, however, is sufficiently large for a good sealing effect.

Die Rundschnüre werden vorzugsweise ohne enge Passung in Nuten angeordnet, damit die Ringe unter der Wirkung der Druckflüssigkeit gegen die feststehenden Teile des Motors gepreßt werden können. Die Dichtwirkung ergibt sich dann durch entsprechende Verformung des Querschnittes der Rundschnüre.The round cords are preferably arranged in grooves without a tight fit so that the rings under the effect of the hydraulic fluid can be pressed against the stationary parts of the motor. the The sealing effect then results from a corresponding deformation of the cross-section of the round cords.

In kleineren hydraulischen Motoren ergibt sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Dichtwirkung bis zu 100%.In smaller hydraulic motors, the device according to the invention has a sealing effect up to 100%.

Unter Verwendung des Erfindungsgedankens lassen sich viele voneinander abweichende Ausführungsformen finden, die einzelne oder sämtliche beschriebenen Merkmale und Vorteile aufweisen, die jedoch nicht wesentlich von dem Grundgedanken der Erfindung ab- ao weichen.Many different embodiments can be created using the inventive concept find that have some or all of the features and advantages described, but which do not substantially deviate from the basic idea of the invention.

Claims

Claim:

Sealing device for swinging vane pistons of hydraulic motors, in which the vane pistons divide the chamber of a housing into sub-chambers serving to alternately receive and dispense pressure fluid and leave a gap between them and the chamber wall, this gap being provided by two elastic seals arranged at a distance from one another is sealed and the space between the two seals is in a throttled connection with the respective pressurized subchamber, characterized in that the pressure medium is supplied through a through hole (25) in the wing piston (10) in which check valve members (28, 29) are arranged which allow hydraulic fluid to flow from the partial chamber (4 A, 45), which is subjected to higher pressure, into the intermediate space, but normally prevent hydraulic fluid from flowing over from one partial chamber to the other.

Considered publications:
German patent specifications No. 64494, 688 624,
236;

French Patent No. 419,598;
U.S. Patent No. 2,064,969.

1 sheet of drawings