DE1403748C3 - Hydraulische Radialkolbenmaschine - Google Patents

Description

den Kolben hindurch mit dem Zylinder verbundene Ausnehmung angeordnet.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß im Kolbenschuh-Zentralteil ein sich in Richtung der Rotorachse erstreckendes hydrostatisches Lager ausgebildet ist, welches durch einen Kanal mit der Ausnehmung zwischen Kolben und Kolbenschuh verbunden ist.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen haben den Vorteil, daß sie trotz ihrer extremen Kompaktheit, ihres äußerst geringen Leistungsgewichtes und ihrer weitgehenden Unabhängigkeit von den Vordruckbedingungen für extrem hohe Drücke geeignet sind. An Hand der Zeichnungen, in denen alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile fortgelassen oder ohne Bezugszeichen ausgeführt und für analoge Teile gleiche Bezugszeichen oder Bezugsziffern verwendet sind, sind Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kolbenschuh und den zugehörigen Kolben; F i g. 2 gibt eine Ansicht der F i g. 1 wieder; F i g. 3 ist eine Draufsicht der F i g. 1; F i g. 4 ist eine Draufsicht der F i g. 2; F i g. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil as eines Ausführungsbeispiels einer hydraulischen Radialkolbenmaschine mit entsprechend den F i g. 1 bis 4 ausgebildeten Kolbenschuhen;

F i g. 6 ist ein Querschnitt durch F i g. 5 längs der Schnittlinie VI-VI;

F i g. 7 ist ein Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Radialkolbenmaschine mit entsprechend den F i g. 1 bis 4 ausgebildeten Kolbenschuhen;

F i g. 8 ist ein Querschnitt durch F i g. 7 längs der Schnittlinie VIII-VIII;

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbenschuhs und des mit ihm verbundenen Kolbens;

Fig. 10 ist ein Querschnitt durch Fig. 9 längs der Linie X-X;

Fig. 11 zeigt einen Längsschnitt durch einen unter der Bezeichnung »Zylinderstern« bekannten Körper mit radialen Zylindern;

Fig. 12 zeigt einen Schnitt durch Fig. 11 längs der Schnittlinie XI-XI.

Bei dem in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Kolbenschuh 2 mit seinem pfannenartig ausgebildeten Kolbenschuh-Zentralteil 3 auf dem mit dem Kolben! durch den Kolbenhals 32 verbundenen Kolbenkopf 13 und bildet zusammen mit diesem das Schwenkgelenk 6. Der sich parallel zur Triebachse der hydraulischen Radialkolbenmaschine erstreckende Kolbenschuh-Zentralteil 3 ist mit den zu seiner Längsrichtung senkrecht verlaufenden Verbreiterungen 4 versehen. Diese Verbreiterungen 4 sind zu beiden Seiten des Kolbenschuh-Zentralteils 3 gleich lang, sind also zu der zur Rotorachse dieses Teils parallelen Mittellinie symmetrisch ausgebildet. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, sind die an der Kolbenschuhführung gleitenden Oberflächen der Verbreiterungen 4 und der Kolbenschuh-Zentral teil 3 der Wölbung dieser Führung angepaßt. Diese Verbreiterungen und/oder der Kolbenschuh-Zentralteil 3 können mit mindestens einer der Gleitflächen 48, 49 versehen sein, die an der Kolbenschuhführung gleiten oder anliegen. An Stelle einer Gleitfläche wird in bevorzugter Weise in der auf der Kolbenschuhführung gleitenden Oberfläche des Kolbenschuh-Zentralteils 3 ein sich in Richtung der Rotorachse erstrekkendes, hydrostatisches Lager vorgesehen. Wie aus den Fig. 3 und4 ersichtlich, ist der Kolbenschuh-Zentralteil 3 schmaler als der Durchmesser des Kolbens 1 ausgebildet, damit dieser Kolbenschuh-Zentralteil 3 vollständig in den seitenoffenen Teil des zugehörigen Zylinders eintauchen kann.

Bei dem in F i g. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Kolbenschuh 2 nur lose auf dem Kolbenkopf 13 des Kolbens 1 auf; unter Druck werden beide gegeneinander gepreßt. Herrscht jedoch kein Druck, oder sogar Unterdruck, wie oftmals während des Saughubes, so würden Kolbenschuh 2 und Kolben 1 auseinanderfallen.

An Hand der F i g. 5 und 6 soll erläutert werden, wie dieses Auseinanderfallen verhindert werden kann. Der Kolben 1 ist im Zylinder 10 des Zylindersterns 9 gleitbar angeordnet, und stützt sich mit dem Kolbenschuh-Zentralteil 3 und dessen Verbreiterungen 4 gegen die Kolbenschuhführung 8 ab. Die an dieser Führung gleitenden Oberflächen des Kolbenschuh-Zentralteils 3 und dessen Verbreiterungen 4 sind — wie F i g. 5 zeigt — der Wölbung dieser Führung angepaßt. Beim Ausführungsbeispiel ist die Kolbenschuhführung 8 mit Seitenwänden versehen, die mit ihr eine Einheit bilden können, aber auch getrennt hergestellt und mit ihr zusammen gehalten werden können. Um das Auseinanderfallen von Kolbenschuh 2 und Kolben 1 zu verhindern, sind links und/oder rechts vom Kolben 1 Kolbenpreßringe 11 angeordnet, die an ihrer dem Kolben zugekehrten Seite vorteilhafterweise abgeschrägt sind. Die Kolbenpreßringe 11 haben einen solchen Durchmesser und sind derart angeordnet, daß sie den Kolbenkopf 13 zwischen dessen Mitte und Hals 32 umgreifen oder an der Fläche 31, die einen Teil eines Kolbenführungsmittel darstellt, gleiten. Die Kolbenpreßringe 11 können an den Seitenwänden der Kolbenschuhführung 8 geführt sein. Es wird auch vorgesehen, zwischen diesen Wänden und den Kolbenpreßringen 11 Federn, z. B. Tellerfedern 12 anzuordnen, die die Kolbenpreßringe 11 auch dann noch gegen den Kolbenkopf 13 drücken, wenn bereits eine gewisse Abnutzung im Laufe des Betriebes eingetreten sein sollte. Die Kolbenpreßringe 11 drücken den Kolben 1 radial aus dem Zylinder 10 nach außen, wenn die Kolbenschuhführung 8 und dadurch auch die Kolbenpreßringe 11 sich bei der Rotation und bei exzentrischer Anstellung vom Mittelpunkt des Rotors entfernen. In die Oberfläche des Kolbenschuh-Zentralteils 3 ist ein sich in Richtung der Rotorachse erstreckendes, hydrostatisches Lager 5 eingearbeitet, das durch den Kanal 7 im Kolbenschuh-Zentralteil 3 mit der Ausnehmung zwischen Kolben 1 und Kolbenschuh 2 verbunden ist, die ihrerseits über den Kanal 67 im Kolben 1 mit dem Zylinder 10 in Verbindung steht. Mit 18 sind die Verlängerungen der Wand des Zylinders 10 bezeichnet. Diese Verlängerungen 18 bilden den seitenoffenen Teil des Zylinders 10. Beim Umlauf der Maschine tauchen die schmaler als der Kolbendurchmesser ausgebildeten Kolbenschuh-Zentralteile 3 zeitweise in diese seitenoffenen Teile ein.

Die F i g. 7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Radialkolbenmaschine, deren Rotor oder Statorteile, in denen die Kolben in den Radialzylindern 23 gleiten, außerhalb der Führungs-

organe (Kolbenschuhführung, Kolbenpreßringe) für den Kolbenschuh angeordnet sind. Auf der rotierenden Exzenterwelle 21 mit dem Exzenterteil 22 läuft das Wälzlager 14 mit dem Lageraußenring oder der Kolbenschuhführung 15. Das Gehäuse 26 ist stationär, es kann jedoch auch rotieren, und die Exzenterwelle mit ihrem Exzenterteil kann stationär sein. Schließlich können das Gehäuse und die Exzenterwelle rotieren, jedoch mit verschiedenen Geschwindigkeiten oder mit verschiedenen Drehrichtungen. Die Kolbenschuhe 2 stützen sich mit ihrem schmaler als der Kolbendurchmesser ausgebildeten Kolbenschuh-Zentralteil 3 und dessen Verbreiterungen 4, die symmetrisch zu der zur Rotorachse parallelen Mittellinie dieses Teils sind, auf der Kolbenschuhführung 15, deren Wölbung ihre Oberflächen angepaßt sind, ab und gleiten auf ihr. Aus den Zylindern 23 werden die Kolben 1 durch die Kolbenpreß ringe 19, die in den Begrenzungsscheiben 25 gehalten sind, herausgezogen. Die Begrenzungsscheiben 25 können so auf dem Wellenteil 22, z.B. mittels axialer Sicherungsringe 17 befestigt sein. Beim Ausführungsbeispiel ist die Exzenterwelle 21 im Kugellager 24 gelagert. Durch die Verlängerungen 18, 28 der Zylinderwände werden die seitenoffenen Teile 27 der Zylinder gebildet, so daß die Kolben jeweils weit geführt sind und die Kolbenpreßringe zur Vergrößerung des Kolbenhubes entsprechend weit arbeiten können. Die Kolbenschuhe auch dieser Anordnungen werden in bevorzugter Weise mit hydrostatischen Lagern, Ausnehmungen und Verbindungskanälen zum Zylinder ausgerüstet. Die F i g. 9 und 10 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel eines Kolbenschuhes gemäß der. Erfindung, bei dem der Kolbenschuh aus Einzelteilen zusammengebaut und mit dem Schwenkkörper 43 vereinigt ist. Zu diesem Zwecke wird das Paßrohr 61 in das Sackloch des Kolbenschuh-Zentralteils 62 gesteckt, der mit den symmetrisch zu der zur Rotorachse parallelen Mittellinie dieses Teils angeordneten Verbreiterungen versehen ist. Der Walzenschwenkkörper 43 wird dann von der anderen Seite auf das Paßrohr geschoben. Auf jeden Zapfen 64 des Schwenkkörpers 43 wird dann ein Schuhteil 63 aufgeschoben. Der obere Teil 36 des Kolbens ist nach innen umgebördelt, so daß der Schwenkkörper 43 in der Bohrung des Kolbens schwenken kann, jedoch gegen Herausfallen gesichert ist. Zwischen Schwenkkörper 43 und Kolben ist eine Ausnehmung 51 vorgesehen, die mit dem Zylinder durch den Kanal 67 im Kolben und durch den Kanal 7 im Kolbenschuh-Zentralteil 62 mit dem hydrostatischen Lager in der Oberfläche dieses Teils verbunden ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kolbenschuh-Zentralteil 62 schmaler als die seitenoffenen Teile der Zylinder ausgebildet.

Die Fig. 11 und 12 zeigen Schnitte durch einen bekannten Zylinderstern. Die Verlängerungen 18, 28 der Wände der Zylinder 10 bilden deren seitenoffene Teile, in die die schmaler als der Durchmesser des zugehörigen Kolbens ausgebildeten Zentralteile des Kolbenschuhs beim Umlauf der Maschine zeitweise eintauchen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

sem Teil sind. Durch diese unterschiedliche Ausge-Patentansprüche: staltung der Verbreiterungen wird die Verwendung der Maschine auf eine der beiden Umlaufsrichtungen

1. Hydraulische Radialkolbenmaschine mit im beschränkt. Eine derartige Führung der Kolben-Rotor radial angeordneten Zylindern und in die- 5 schuhe läßt die Verwendung der Maschine für hohe sen Zylindern hin- und herbewegten Kolben, die Drücke nicht zu.

mittels an ihnen schwenkbar angesetzter Kolben- Ferner besteht die Schwenkverbindung dieser beschuhe an in Umfangsrichtung der Maschine ver- kannten Maschine aus der planen Unterseite des laufenden, radial äußeren Führungsflächen ge- Kolbenschuh-Zentralteils, die auf der gewölbten führt sind, wobei die Kolbenschuhe mit gegen- io Oberfläche des Kolbens kippt. Es ist leicht einzuseüber dem Zylinderdurchmesser schmalerem KoI- hen, daß eine solche Schwenkverbindung nicht geeigbenschuh-Zentralteil und an diesem angebrachte net ist, hohen Drücken standzuhalten.
Verbreiterungen ausgebildet sind, wobei der KoI- Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung

benschuh-Zentralteil bei Umlauf zeitweise in die besteht darin, daß zwischen der planen Unterseite teilweise seitenoffenen Zylinder eintaucht, da- 15 des Kolbenschuh-Zentralteils ihres Kolbenschuhes durch gekennzeichnet, daß diese Ver- und der gewölbten Oberfläche des Kolbenteils, auf breiterungen (4,62) symmetrisch zu der zur Ro- dem sie aufliegt, das für hohe Drücke unbedingt ertorachse parallelen Mittellinie des Kolben- forderliche hydrostatische Lager nicht vorgesehen schuh-Zentralteils (3,62) ausgebildet sind, daß werden kann.

sie (4) zusammen mit diesem (3,62) an einer 20 Zusammenfassend muß also festgestellt werden, durchgehenden Führung (8,15) anliegen und daß daß diese bekannte Maschine zwar einen großen eine der Flächen des durch zwei Flächen etwa Kolbenhub ermöglicht, andererseits aber zur Erzeugleicher Radien um eine gemeinsame Mitte gebil- gung hoher Drücke aus mehreren Gründen nicht gedeten Schwenkgelenks (6) zwischen Kolben und eignet ist.

Kolbenschuh am Kolbenschuh-Zentralteil (3,43) 25 Es sind auch hydraulische Radialkolbenmaschinen ausgebildet ist. (z. B. USA.-Patentschrift 2 612 837, deutsche Patent-

2. Hydraulische Radialkolbenmaschine nach schrift 264 075) bekannt, die auf Grund ihrer durch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi- zwei Flächen etwa gleicher Radien um eine gemein schen Kolben (1) und Kolbenschuh (2,43) eine same Mitte gebildeten Schwenkverbindung zwischen über einen Kanal (67) durch den Kolben (1) hin- 30 Kolben und Kolbenschuh für hohe Drücke geeignet durch mit dem Zylinder (10, 23) verbundene sind. Die Zylinder dieser bekannten Maschinen sind Ausnehmung (51) angeordnet ist. nicht mit seitenoffenen Teilen, in die beim Umlauf

3. Hydraulische Radialkolbenmaschine nach der Maschine die Zentralteile der Kolbenschuhe zeit-Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß im weise eintauchen könnten, ausgerüstet. Insbesondere Kolbenschuh-Zentralteil (3, 62) ein sich in Rieh- 35 aber können die Kolbenschuhe dieser Maschinen auf tung der Rotorachse erstreckendes hydrostati- Grund ihrer Ausgestaltung und/oder Bemessung sches Lager (5) ausgebildet ist, das durch einen nicht zeitweise mit ihren Zentralteilen in seitenoffene Kanal (7) mit der Ausnehmung (51) zwischen Teile von Zylindern beim Umlauf der Maschine einKolben und Kolbenschuh verbunden ist. tauchen, selbst wenn die Maschine mit Zylindern mit

40 seitenoffenen Teilen ausgerüstet wäre. Dieses zeitweise Eintauchen des Zentralteils der Kolbenschuhe

ist aber eine unabdingbare Forderung zur Erreichung

großer Kolbenhübe. Bei diesen bekannten Radialkolbenmaschinen ist also die Größe des Kolbenhubes 45 und damit auch die Größe der Durchflußmenge be-Die Erfindung betrifft eine hydraulische Radial- grenzt.

kolbenmaschine mit im Rotor radial angeordneten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei

Zylindern und in diesen Zylindern hin- und herbe- den bekannten Radialkolbenmaschinen aufgezeigten wegten Kolben, die mittels an ihnen schwenkbar an- Nachteile zu vermeiden und eine hydraulische Ragesetzter Kolbenschuhe an in Umfangsrichtung der 50 dialkolbenmaschine mit teilweise seitenoffenen Zy-Maschine verlaufenden, radial äußeren Führungsflä- lindern zu schaffen, die neben extremer Kompaktheit chen geführt sind, wobei die Kolbenschuhe mit ge- ein besonders geringes Leistungsgewicht und weitgegenüber dem Zylinderdurchmesser schmalerem KoI- hende Unabhängigkeit von den Vordruckbedingunbenschuh-Zentralteil und an diesem angebrachten gen aufweist und trotzdem für extrem hohe End-Verbreiterungen ausgebildet sind, und der Kolben- 55 drücke geeignet ist.

schuh-Zentralteil bei Umlauf zeitweise in die teil- Bei einer hydraulischen Radialkolbenmaschine der

weise seitenoffenen Zylinder eintaucht. eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe dadurch

Bei einer derartigen bekannten hydraulischen Ra- gelöst, daß die Verbreiterungen des Kolbenschuhdialkolbenmaschine (USA.-Patentschrift 2 293 693), Zentralteils symmetrisch zu der zur Rotorachse pardie sich durch einen großen Kolbenhub auszeichnet, 60 allelen Mittelinie dieses Teils ausgebildet sind, daß werden die Kolbenschuhe allein durch ihre Ver- sie zusammen mit diesem an einer durchgehenden breiterungen geführt, da nur diese an den in Um- Führung anliegen und daß eine der Flächen des fangsrichtung der Maschine verlaufenden, radial au- durch zwei Flächen etwa gleicher Radien um eine geßeren Führungsflächen anliegen. Diese Verbreiterun- meinsame Mitte gebildeten Schwenkgelenks zwischen gen sind insoweit unsymmetrisch zu der zur Rotor- 65 Kolben und Kolbenschuh am Kolbenschuh-Zentralachse parallelen Mittellinie des Kolbenschuh-Zen- teil ausgebildet ist.

tralteils ausgebildet, als sie in Umlaufsrichtung der Nach einem weiteren Merkmal ist zwischen KoI-

Maschine vor diesem Teil etwas langer als hinter die- ben und Kolbenschuh eine über einen Kanal durch