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Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschine Die Erfindung betrifft Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschinen
mit zwei spiegelbildlich in übereinstimmenden Winkeln zur Achse der Triebscheibe
und zu deren Ebene geneigten, mit dieser umlaufenden Zylindertrommeln, deren Kolben
über Kugelgelenke an der zwischen den Zylindertrommeln angeordneten Triebscheibe
angelenkt sind, wobei zum Ausgleich des Flüssigkeitsdruckes die Kolben und die Kolbenanlenkung
sowie die Triebscheibe mit Verbindungsbohrungen versehen sind.
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Bei dieser Art von Axialkolbenmaschinen gleichen sich bekanntlich
die Axialhübe der beiden Kolbensätze in der Triebscheibe aus, so daß die sonst erforderliche
hochbelastbare Axiallagerung der Triebscheibe entfällt, wodurch sich u. a. auch
besondere Möglichkeiten für eine vereinfachte und raumsparende Gehäuseausbildung
ergeben. Wie die bekanntgewordenen Gehäuseausführungen von Doppel-Axialkolbenmaschinen
erkennen lassen, wurden die genannten Möglichkeiten bisher von der Fachwelt nicht
genügend wahrgenommen, so daß diese Gehäuse noch in verschiedener Hinsicht verbesserungsbedürftig
sind.
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Hier setzt die Erfindung ein, wobei von der überlegung ausgegangen
wird, daß durch die Entlastung der Triebscheibenlagerung von axialen Kräften auf
eine Lagerung der Antriebswelle im Gehäuse verzichtet werden, bzw. daß die Wellenlagerung
über die Triebscheibe selbst erfolgen kann. Dadurch ist .es möglich, von der bisherigen
einstückigen Gehäuseausführung abzugehen und ein mehrteiliges Gehäuse zu verwenden,
bei dessen Fertigung nicht mehr die hohen Genauigkeitsforderungen eingehalten werden
müssen, wie bei der einstückigen Ausführung mit getrennter Triebscheiben- und Wellenlagerung.
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Unter Ausnützung dieser Möglichkeit macht die Erfindung für die Ausbildung
des Gehäuses von Axialkolbenmaschinen der behandelten Art zunächst einen grundsätzlichen
Vorschlag, - wonach in Aufnahmebohrungen an beiden Stirnseiten des Maschinengehäuses
gleichzeitig als Gehäusedeckel ausgebildete Steuerspiegelkörper zentrierend eingeflanscht
sind.
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Da nunmehr die beiden üblichen stirnseitigen besonderen Gehäusedeckel
entfallenden und beide Steuerspiegelkörper gleich gestaltet werden können, wird
durch den Erfindungsvorschlag eine erhebliche Einsparung an Baulänge und Fertigungsaufwand
erzielt. Durch die gleichartige Ausbildung der Steuerspiegelkörper und ihre Anordnung
mit gemeinsamer Zentrierungsachse ist es außerdem in vorteilhafter Weise ermöglicht,
die durch die Zylindertrommel und deren Steuerspiegelfläche hindurchgeführte und
mit der Triebscheibe verbundene Antriebswelle von der einen oder anderen Stirnseite
her einzuführen oder durchgehend zu gestalten, so daß die Axialkolbenmaschine ohne
weiteres auf beiden Seiten an die treibende oder getriebene Maschine anschließbar
ist.
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Der weitere Ausbau der Erfindung betrifft die Gehäuseausbildung unter
Berücksichtigung besonderer mit der Triebscheibenlagerung zusammenhängender Gestaltungsmöglichkeiten,
wobei für Axialkolbenmaschinen, welche für höchste Flüssigkeitsdrücke ausgelegt
sind, angestrebt wird, die Triebscheibe gegebenenfalls sowohl an ihrem Umfang als
auch über beiderseitige Lagernaben lagern zu können. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
ermöglicht, daß die beiden Steuerspiegelkörper und gegebenenfalls auch das Lager
für die Doppeltriebscheibe in gleichachsige Zentrierbohrungen des Maschinengehäuses
eingesetzt sind.
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Eine solche Gehäuseausbildung eignet sich außerdem noch besonders
zum Anflanschen der Axialkolbenmaschine an die zu treibende oder antreibende Maschine,
weil hier die Flansche des Steuerspiegelkörpers zur Triebscheibe bzw. Antriebswelle
konzentrisch sind.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung besteht das Maschinengehäuse
aus zwei Hälften, die im Bereich der Doppeltriebscheibe, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
eines Lagerringes für die Triebscheibe, zusammengeflanscht sind, wobei die Achsen
der Aufnahmebohrungen für die Steuerspiegelkörper senkrecht zu deren Steuerspiegeln
verlaufen.
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Bei dieser Anordnung sind die Bohrungen und Flächen des Gehäuses mit
den schrägliegenden Zylindertrommelachsen konzentrisch. Dadurch steht
es
frei, die Zylindertrommel auf einem mit dem Steuerspiegelkörper fest verbundenen
bzw. einstückigen Lagerzapfen, oder an ihrem Umfang unmittelbar in der Bohrung der
betreffenden Gehäusehälfte zu lagern. Außerdem zeichnet sich eine derartige Gehäuseausbildung
durch gedrängte Bauweise und geringes Gewicht aus.
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Es sind zwar Doppel-Axialkolbenmaschinen bekannt, bei denen das Gehäuse
mehrteilig ausgeführt ist. Bei diesen Bauweisen wurde jedoch die Gehäuseteilung
nur mit Rücksicht auf Montageerfordernisse vorgenommen, und es fehlt hier eine zwischen
den Zylindertrommeln angeordnete Triebscheibe, in welcher sich die Axialschübe der
beiden Kolbensätze ausgleichen. Dementsprechend sind die Gestaltungsmerkmale der
bekannten Gehäuse mit denjenigen der vorliegenden Erfindung nicht vergleichbar.
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Es ist im allgemeinen bei den der Erfindung zugrunde liegenden Doppel-Axialkolbenmaschinen
notwendig, beide Steuerspiegelkörper mit der Zu- bzw. Ableitung des zu fördernden
Mediums zu verbinden. Bei der oben angegebenen Ausbildung des Gehäuses macht die
Erfindung noch einen weiteren Vorschlag, wonach in den- Steuerspiegelkörpern von
jedem Ein- und Auslaßsteuerschlitz der Steuerspiegel Querkanäle ausgehen, welche
unter Zwischenlage von Dichtringen in entsprechende Kanäle des Maschinengehäuses
übergehen, die paarweise durch zwei Längskanäle mit den Flüssigkeitszu- und -abflußöffnungen
verbunden sind.
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Dabei wird die große Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in Richtung
der Steuerschlitze durch eine besondere Ausbildung der Anschlußkanäle berücksichtigt,
indem diese derart an die Steuerschlitze herangeführt und im Querschnittsverlauf
so bemessen sind, daß die Strömungsrichtung in den Steuerschlitzen mit der Bewegungsrichtung
der daran gleitenden Zylindertrommel übereinstimmt und ein stoßfreies Ein- und Ausströmen
der Flüssigkeit in die und aus den Zylinderöffnungen möglich ist.
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In den Zeichnungen, in welchen die Erfindung beispielsweise dargestellt
ist, zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einfacher Gehäusebildung im Längsschnitt,
F i g. 2 den Schnitt A-B der F i g. 1, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel mit mehrteiligem
Gehäuse.
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An beiden Stirnseiten des mit durchgehender Zylindermittelbohrung
versehenen Gehäuses 1 sind die beiden unter sich gleichen und gleichzeitig als Gehäusedeckel
dienenden Steuerspiegelkörper 2 eingeflanscht und verschraubt. Eine Doppeltriebscheibe
3 ist an ihrem Umfang über die durch Sprengringe 4 gesicherten Lagerringe 5 im Gehäuse
ortsfest und konzentrisch zur Gehäusemittelbohrung drehbar gelagert. Beide Steuerspiegelkörper
2 haben je einen Lagerzapfen 6, auf dem die Zylindertrommeln 7 drehbar
gelagert sind. Die Zylindertrommeln 7 weisen eine Anzahl um die Trommelachse herum
und zu ihr parallelliegende Zylinderbohrungen 8 auf, in denen die Kolben 9 abgedichtet
und beweglich geführt sind. Die einzelnen Zylinderbohrungen 8 münden in üblicher
Weise über Steueröffnungen 10 in Steuerschlitze 11 (F i g. 2) am plangeschliffenen
Steuerspiegel 12. Die unter sich parallelgeschalteten Zylindertrommeln bzw. deren
zugeordnete Steuerschlitze 11 sind paarweise über radiale Kanäle 13 mit zwei
in Längsrichtung verlaufenden Sammelkanälen 14 verbunden, und letztere haben
die zum Anschluß der Rohrleitung od. dgl. notwendige Anschlußöffnung 15.
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Die von der Gehäusemittelbohrung verursachte Trennstelle der radialen
Kanäle 13 ist durch genaue Passung des Einflansehdurchmessers der Steuerspiegelkörper
2 in der Gehäusemittelbohrung an sich genügend abgedichtet. Vorsorglich ist jedoch
an den Steuerspiegelkörpern 2, um die Mündungen der Kanäle 13 herum (F i g. 2),
je eine Ringnut eingefräst, in die elastische Dichtringe 16 aus Gummi bzw. gummiähnlichem
Stoff mit leichter Pressung eingelegt sind. Der in den Kanälen herrschende Druck
der Druckflüssigkeit bewirkt dann eine ihm entsprechende Abdichtung an dieser Stelle.
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Zur Verminderung der hydraulischen Verluste sind die Kanäle
13 so an die Steuerschlitze 11 herangeführt, daß Richtung und Geschwindigkeit
der Druckflüssigkeit der Umfangsgeschwindigkeit der Zylindermündungen am Steuerspiegel
entspricht.
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Zur Unterstützung des Lagers am Umfang hat die Doppeltriebscheibe
3 an beiden Stirnseiten Lagernaben 17, die in mit der Triebscheiben- bzw. Gehäusebohrungsachse
fluchtenden Lagerbohrungen der zugeordneten Steuerspiegelkörper drehbar geführt
sind.
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Außerdem ist die Doppeltriebscheibe 3 an beiden Stirnseiten
auf einem zu ihrer Drehachse gleichmittig liegenden Teilkreis mit halbkugeligen
Pfannen 18
versehen, in welchen mit Flächenberührung eingepaßte Kugelringe
19 kugelbeweglich gelagert sind. Diese Kugelringe dienen der axialen Abstützung
der in den Zylinderbohrungen 8 geführten Kolben 9,
wobei die in den
Kolben eingelagerten Druckfedern 20 die Anlage während des Saughubes sichern.
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Die Steuerspiegelkörper 2 sind so gestaltet bzw. im Gehäuse befestigt,
daß die Drehachsen der an ihnen gelagerten Zylindertrommeln 7 bezüglich der
Gehäuseachse - Drehachse der Doppeltriebscheibe 3, eine Schräglage aufweisen, wobei
die Zylindertrommelachsen und die Triebscheibenachse in einer Ebene liegen und die
Winkelhalbierende des von den Zylindertrommelachsen eingeschlossenen Winkels senkrecht
auf der Drehachse der Triebscheibe steht. Die Schräglage der Zylindertrommelachsen
bewirkt bei den sich gegenüberliegenden Zylindertrommeln die gewünschte Hubbewegung
der Kolben. Die in gleicher Zahl auf beiden Triebscheiben-Stirnseiten angeordneten
Kugelpfannen 18 sind einander so zugeordnet, daß deren Kugelmittelpunkte
paarweise in einer zur Triebscheibenachse parallelen Fluchtlinie liegen.
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Zum Ein- und Ausbau der Antriebswelle 22 ist jeder Steuerspiegelkörper
2 mit einer zur Antriebswellenachse exzentrisch verlagerten Parallelbohrung
21 ausgestattet, deren Durchmesser so gewählt ist, daß sich der innere Wellenkopf
knapp durch sie hindurchführen läßt.
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Die unter sich völlig gleiche Gestaltung der Steuerspiegelkörper
2 ermöglicht es, allen vorkommenden Antriebswünschen dadurch zu entsprechen,
daß die Antriebswelle von der einen oder anderen Seite eingeführt oder durchgehend
gestaltet sein kann. Besonders vorteilhaft sind die damit gegebenen Möglichkeiten,
die Axialkolbenmaschine an die treibende oder getriebene Maschine anzukuppeln.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 besteht das Gehäuse aus
zwei im Bereich der Doppeltriebscheibe
zusammengeflanschten Gehäusehälften
27a und 27b. Die der Anflanschung der gleichzeitig als Gehäusedeckel dienenden Steuerspiegelkörper
28a und 28b dienenden Bohrungen und Flächen der Gehäusehälften 27a und
27b stellen zu den schrägliegenden Zylindertrommelachsen gleichmittige Rotationsflächen
dar. Auf Grund dieser Anordnung steht es frei, die Lagerung der Zylindertrommel
wieder auf einem Lagerzapfen 6 des Steuerspiegelkörpers oder an ihrem Umfang unmittelbar
an den Bohrungen der Gehäusehälften 27 a und 27 b vorzunehmen.
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Bei der Axialkolbenmaschine nach F i g. 1 hat die Doppeltriebscheibe
beiderseits zwei Lagernaben 17, welche in dazu passenden Bohrungen der beiderseitigen
Steuerspiegelkörper 2 geführt sind. Voraussetzung für diese Anordnung ist ein genaues
Fluchten dieser sich gegenüberliegenden Lagerbohrungen. Dieser Forderung kann hier
insofern fertigungstechnisch leicht entsprochen werden, als diese Lagerbohrungen
in gleicher Flucht mit den Anflanschflächen der Steuerspiegelkörper liegen. Demgegenüber
ist die Doppeltriebscheibe 29 der Axialkolbenmaschine nach F i g. 3 unter Verzicht
auf die seitlichen Lagernaben nur an ihrem Umfang gelagert und weist eine besonders
leichtgängige und raumsparende Wälzlagerung auf, da die Innenlaufbahnen für die
Wälzkörper am Umfang der Doppeltriebscheibe angeschliffen sind und die Außenlaufbahnen
von zwei Laufringen 30 gebildet werden, die ihrerseits von einem Ring 31 zentriert
und zwischen die beiden Gehäusehälften 27a und 27b eingeklemmt sind.
Die Axialkolbenmaschine nach F i g. 3 weist gegenüber derjenigen nach F i g. 1 den
Vorteil kleinerer Gehäuseabmessungen und geringeren Gewichts auf und wird daher
in vielen Fällen vorzuziehen sein.
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Da die Wirkungsweise von Axialkolbenmaschinen der behandelten Art
bekannt ist, kann auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden.