-
Einrichtung zur Entlastung der Führung der in axialer Richtung verschiebbaren
Gleitsteine in dem Rotationsverdränger eines Bewegungswandlers Zusatz zum Patent:
1176 952 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Entlastung der
Führung der in axialer Richtung verschiebbaren Gleitsteine in dem Rotationsverdränger
eines Bewegungswandlers nach Patent 1176 952, bei dem sich in den Fugen zwischen
den Seitenflächen der Gleitsteine und den diese führenden Flächen Nuten befinden,
die durch Bohrungen derart mit dem die Gleitsteine beaufschlagenden Druckmittel
in Verbindung stehen, daß beim Umlauf des Rotationsverdrängers sich die auf die
Gleitsteine einwirkenden Druckkräfte gegenseitig ausgleichen. Hierdurch werden die
hohen Auflagerkräfte vermieden, die sonst an den Endkanten der Gleitsteinführung
dadurch erzeugt würden, daß der Flüssigkeitsdruck jeweils auf diametral einander
gegenüberliegenden Endflächen des Gleitsteines wirkt. Diese Kräfte würden in einem
bestimmten Hubbereich des Hubverdrängers untragbare Spitzenwerte annehmen. Durch
die genannte Maßnahme wird daher die Reibung des Gleitsteines in seiner Führung
erheblich herabgesetzt und damit die Betriebssicherheit des Bewegungswandlers erhöht.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes weist jede Seitenfläche
des Gleitsteines in der Nähe von einem Ende Ausnehmungen auf, in welche Bohrungen
münden, die vom anderen Ende des Gleitsteines auf derselben Seite ausgehen.
-
Stattdessen ist es auch möglich, daß die Ausnehmungen, die sich auf
einer Seite des Gleitsteines in der Nähe von einem seiner Enden befinden, durch
je eine Bohrung mit der gegenüberliegenden Seite des Gleitsteines an demselben Ende
verbunden sind. Hierbei sind die Ausnehmungen und die Mündungen der zugehörigen
Bohrungen so angeordnet, daß in dem Maße, in dem der Gleitstein an dem betreffenden
Ende nach außen geschoben wird, eine zunehmende Zahl von Bohrungsmündungen aus dem
den Gleitstein führenden Gehäuse heraus in den betreffenden, Druckflüssigkeit enthaltenen
Raum tritt, während die zugehörigen Ausnehmungen innerhalb des Gehäuses bleiben,
da sie weiter von dem Ende des Gleitsteines entfernt sind als die Bohrungsmündungen.
Dementsprechend wird eine zunehmende Zahl von Ausnehmungen mit der Druckflüssigkeit
verbunden, so daß die Entlastungskraft an der betreffenden Führungsflächenkante
schrittweise zunimmt. Umgekehrt verringert sich die Entlastungskraft schrittweise,
wenn das betreffende Gleitsteinende in das Gehäuse eingeschoben wird.
-
Wenn der Bewegungswandler einen zweizylindrigen Hubverdränger hat,
wirkt entsprechend dem periodischen Druckwechsel in den Zylindern die Druckflüssigkeit
an jedem Ende des Gleitsteines abwechselnd auf die beiden Gleitsteinseiten, und
zwar immer gleichzeitig auf zwei einander diametral gegenüberliegende Endflächen.
In diesen Fällen müssen daher Ausnehmungen und Bohrungen der genannten Art an beiden
Enden des Gleitsteines und symmetrisch auf beiden Gleitsteinseiten angewendet werden.
-
Naturgemäß können die Ausnehmungen, in denen durch Druckflüssigkeit
Entlastungskräfte erzeugt werden, statt in den Seitenflächen des Gleitsteines in
den Führungsflächen des Gehäuses angeordnet werden. Der Gleitstein enthält dann
so viele von einer Seite zur anderen durchgehende Bohrungen, wie Ausnehmungen vorhanden
sind. Diese Bohrungen verlaufen in einer solchen Schräganordnung, daß in dem Maße,
in dem ein Ende des Gleitsteines aus dem Gehäuse heraustritt, schrittweise eine
zunehmende Zahl von zugeordneten Ausnehmungen mit Druckflüssigkeit verbunden und
die zugehörige Führungskante entsprechend entlastet wird.
-
In allen diesen Fällen erfolgt der Ausgleich der von der Druckflüssigkeit
auf die Gleitsteine ausgeübten Kräfte nicht vollkommen. Denn beim axialen Verschieben
eines Gleitsteines nehmen einerseits die von der Druckflüssigkeit auf die Gleitsteinenden
ausgeübten Kräfte und die entsprechenden Verkantungsmomente stetig zu, wohingegen
sich die Gegenkräfte nur stufenweise ändern, da diese
Änderung durch
Zu- oder Abschalten einzelner Ausnehmungen zu bzw. von den betreffenden Druckflüssigkeitsräumen
bewirkt wird.
-
Mit der Erfindung wird bezweckt, eine kontinuierliche Anpassung der
Entlastungskräfte an die sich mit fortschreitender axialer Verschiebung des Gleitsteines
ändernden Verkantungsmomente zu erreichen und so die Belastung der Führungsflächen
des Gehäuses und der Seitenflächen des Gleitsteines auf ein Mindestmaß herabzusetzen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Einrichtung der eingangs
genannten Art jeder der zu entlastenden Kanten der Führungsflächen des Gehäuses
ein Paar von Ausnehmungen zugeordnet ist, von denen sich eine im Gehäuse und die
andere im Gleitstein befindet und die mit gegenseitiger überlappung derart angeordnet
sind, daß die gesamte Wirkungsfläche der in den beiden Ausnehmungen befindlichen
Druckflüssigkeit um so größer ist, je weiter sich der Gleitstein an der betreffenden
Kante nach außen bewegt.
-
Bei Rotationsverdrängern mit in radialer Richtung beweglichen Gleitsteinen
ist es bekannt, zum Zwecke der Entlastung der Gleitsteine diese an ihren Seitenflächen
mit Ausnehmungen zu versehen, von denen jede durch Bohrungen mit dem Arbeitsraum
auf der gegenüberliegenden Seite verbunden ist. Doch werden in radialer Richtung
bewegte Gleitsteine grundsätzlich anders beansprucht als Gleitsteine, die sich in
axialer Richtung hin- und herbewegen, wie es bei einer Einrichtung nach der Erfindung
der Fall ist. Die axial bewegten Gleitsteine werden nämlich an ihren beiden, gegenüber
dem Gehäuse vorstehenden Enden auf einander entgegengesetzten Seiten von dem Druck
der Flüssigkeit beansprucht, so daß die Gleitsteine Verkantungsmomenten ausgesetzt
sind und an den betreffenden Kanten des Gehäuses große Pressungen auftreten würden,
wenn nicht durch die erwähnten Nuten ein Kräfteausgleich erfolgte. Dieses Problem
tritt aber bei in radialer Richtung bewegten Gleitsteinen nicht auf, weil diese
nur in ihren mittleren Abschnitten und jeweils ausschließlich auf einer Seite von
dem Druck der Flüssigkeit belastet werden, so daß kein Verkantungsmoment auftritt.
Außerdem sind bei der bekannten Einrichtung mit radial beweglichen Gleitsteinen
Entlastungsnuten ausschließlich in dem Gleitstein vorhanden. Diese werden also nicht
von im Gehäuse befindlichen Ausnehmungen überlappt. Die in den radial beweglichen
Gleitsteinen befindlichen Ausnehmungen sind überdies nach einer Seite hin durch
rechteckige Flacheisen abgeschlossen, die an dem Gehäuse befestigt sind. Eine solche
Ausführung wäre bei in axialer Richtung verschiebbaren Gleitsteinen sehr schwierig
zu verwirklichen und würde außerdem nicht die erforderliche gute Abdichtung ermöglichen.
-
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ein Ausschnitt aus dem sich drehenden Verdränger eines Bewegungswandlers in einem
zur Drehachse konzentrischen, zylindrischen Schnitt schematisch dargestellt, und
zwar zeigen die F i g. 1 und 2 einen Gleitstein bei zwei verschiedenen Stellungen.
-
Der Gleitstein 1 ist in einer Ausnehmung eines feststehenden Gehäuses
2 in axialer Richtung verschiebbar. An seinen Stirnseiten sind Dichtungsleisten
3 in mitilg angeordneten Nuten axial beweglieh gelagert. Sie liegen an den
sinusförmigen Begrenzungsflächen 4, 5 der Druckkammern 6, 7, 8, 9
des
Rotors des sich drehenden Verdrängers an.
-
Die beiden Seitenflächen 10, 11 des Gleitsteines haben je zwei
flache Ausnehmungen 12, 13 bzw. 14, 15. Diese sind derart symmetrisch
zur Mitte des Gleitsteines angeordnet, daß sie in der in F i g. 1 dargestellten
Mittellage des Gleitsteines gleiche Abstände von den Stirnflächen des Gehäuses 2
haben. In den Führungsflächen 16, 17 des Gehäuses, an denen die Seitenflächen 10,
11 des Gleitsteines anliegen, befinden sich ebenfalls je zwei flache Ausnehmungen
18, 19 bzw. 20, 21. Sie haben etwa die gleiche Breite wie die Ausnehmungen
12 bis 15 und sind ebenfalls symmetrisch zur Mitte des Gehäuses angeordnet,
jedoch so, daß ihre Abstände von den betreffenden Stirnwänden des Gehäuses 2 größer
sind als die entsprechenden Abstände der zugeordneten Ausnehmungen 12, 13, 14
bzw. 15. Demgemäß überlappt bei der in F i g. 1 dargestellten Mittellage
des Gleitsteines jede Ausnehmung in dem Gehäuse, z. B. 18, eine in dem Gleitstein
befindliche Ausnehmung, z. B. 12. Die in dem Gehäuse 2 befindlichen Ausnehmungen
sind durch Bohrungen mit jeweils durch Druckflüssigkeit gefüllten Druckkammern verbunden,
nämlich die Ausnehmungen 18 und 19 durch Bohrungen 22 bzw. 23 mit den Kammern 9
bzw. 6 und die Ausnehmungen 20 und 21 durch Bohrungen 24 bzw. 25 mit
den Kammern 8
bzw. 7.
-
In der Mittellage nach F i g. 1 ragen beide Enden des Gleitsteines
gleich weit über die Stirnflächen des Gehäuses 2 vor. Es ist angenommen, daß sich
in den Kammern 6 und 9 ein hoher Flüssigkeitsdruck befindet. Die von diesem Druck
herrührende Kraft, die auf die betreffenden Endflächen des Gleitsteines wirkt, ist
mit Po bezeichnet. Das Moment aus diesem Kräftepaar sucht den Gleitstein entgegen
dem Uhrzeigersinn zu verkanten. Falls die erwähnte Entlastung nicht vorgesehen wäre,
würde dieses Moment an den betreffenden Kanten der Führungsflächen 16, 17
große Auflagerkräfte Ao erzeugen. Diese Kräfte werden aber nahezu aufgehoben durch
Kräfte Eo, die von der Druckflüssigkeit in den Ausnehmungen 12, 18 bzw. 13,
19 erzeugt werden, da diese Ausnehmungen durch die Leitungen 22, 23 mit den
Druckkammern 9 bzw. 6 verbunden sind.
-
Wenn der Gleitstein z. B. nach links in die Lage nach F i g. 2 verschoben
wird, vergrößert sich die in der Kammer 6 von dem Flüssigkeitsdruck belastete
Fläche. Die resultierende, auf diese Fläche wirkende Kraft P1 wirkt mit einem größeren
Hebelarm als bei der Stellung nach F i g.1 die Kraft Po auf den Gleitstein. Am rechten
Ende wirkt die in dem Druckraum 9 befindliche Druckflüssigkeit nur auf eine
verhältnismäßig kleine Endfläche des Gleitsteines, und die hieraus resultierende
Kraft P2 wirkt mit einem kleineren Hebelarm auf den Gleitstein als bei der Mittellage
nach F i g. 1 die Kraft Po. Entsprechend diesem Hebelarmverhältnis ist die Auflagerkraft
A2 an der rechten Kante der Führungsfläche 17 kleiner als die Auflagerkraft
A1 an der linken Kante der Führungsfläche 16. Diesem Umstand wird dadurch Rechnung
getragen, daß infolge der Verschiebung des Gleitsteines nach links die beiden Ausnehmungen
13 und 19 sich nahezu vollständig überlappen und die Ausnehmungen
12
und 18 sich nur noch geringfügig überlappen, so
daß
die gesamte Wirkungsfläche der Druckflüssigkeit in den Ausnehmungen 13, 19 kleiner
ist als bei der Mittellage nach F i g. 1 und die Gesamtwirkungsfläche der in den
Ausnehmungen 12, 18 befindlichen Druckflüssigkeit erheblich größer ist als diejenige
in der Mittelstellung nach F i g. 1. Demgemäß ist die Entlastungskraft El, die in
den Ausnehmungen 12, 18 wirkt, erheblich größer als die in den Ausnehmungen 13,
19 wirkende Entlastungskraft EZ. Man kann durch Bemessung und Anordnung der verschiedenen
Ausnehmungen erreichen, daß die beiden Entlastungskräfte El, E2 die Wirkungen der
Kräfte P1 bzw. P2 nahezu vollständig aufheben, so daß die Auflagerkräfte Al, A2
fast verschwinden. Dabei hat man es in der Hand, die Gestaltung so zu wählen, -daß
dieser nahezu vollkommene Ausgleich bei allen vorkommenden Stellungen des Gleitsteins
erzielt wird.
-
Die Ausnehmungen 14, 20 und 15, 21 beeinflussen bei den beschriebenen
Betriebszuständen die Kräfteverhältnisse kaum, da die mit ihnen in Verbindung stehenden
Kammern 7, 8 nicht unter Druck stehen. Wenn aber gemäß dem periodischen Druckwechsel
in den Zylindern des Hubverdrängers die Kammern 7, 8 Flüssigkeit unter hohem Druck
enthalten, während in den Kammern 6, 9 nur ein geringer Flüssigkeitsdruck herrscht,
erfüllen die Kammern 14, 20 und 15, 21 die gleiche Aufgabe wie bei den vorher beschriebenen
Betriebszuständen die Kammern 12, 18 und 13, 19.
-
Auf jeden Fall wird durch die beschriebene Anordnung der Ausnehmungen
erreicht, daß unter Berücksichtigung aller Einflüsse bei allen Gleitsteineinstellungen,
die von außen her am Gleitstein wirkenden Verkantungsmomente durch die von den betreffenden
Ausnehmungen her wirkenden Gegenmomente nahezu vollständig aufgehoben werden, so
daß sich der Gleitstein fast reibungsfrei bewegt.
-
Bei der Gestaltung nach der Erfindung ist auch zu berücksichtigen,
daß die Flüssigkeit in den Kammein von jeweils hohem Druck, z. B. 6 und 9, auch
auf die Stirnseiten des Gleitsteines wirkt, und zwar jeweils auf zwei einander diametral
gegenüberliegende Hälften der Stirnflächen. Die resultierenden Kräfte sind in F
i g. 1 und 2 mit S bezeichnet. Sie wirken zwar den Verkantungsmomenten aus den Kräften
Po bzw. P1, P2 entgegen, doch ergeben sie wegen der geringen Breite des Gleitsteines
und dem entsprechend geringen Hebelarm nur ein verhältnismäßig geringes Moment,
das bei der vorstehenden, grundsätzlichen Betrachtung vernachlässigt werden konnte.