DE1426776C - Innen und parallelachsige Umlauf kolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine innen- und parallelachsige Umlaufkolbenmaschine mit Hub- und Schlupfeingriff zwischen einem Mantel und einem Kolben, bestehend aus einer Kolbennabe und radial beweglichen Kolbenschiebern, welche von druckmittelbaufschlagten Steuerkolben · bewegt werden.

Eine derartige Umlaufkolbenmaschine ist aus der schweizerischen Patentschrift 361718 bekannt.

Bei derartigen Umlaufkolbenmaschinen werden die Kolbenschieber einerseits unmittelbar und andererseits mittelbar über Steuerkolben mit Arbeitsdruckmittel beaufschlagt, wobei die Steuerkolben über eine ständig mit dem Arbeitsdruckmittel in Verbindung stehende Bohrung in der Kolbennabe während des gesamten Kolbenumlaufes unter dem vollen Arbeitsdruck der im Hochdruckraum befindlichen Flüssigkeit stehen. Dabei werden auch die Kolbenschieber während des gesamten Umlaufes mit der vollen, aus dem Arbeitsmitteldruck resultierenden Kraft beaufschlagt.

Infolge der Beaufschlagung der Kolbenschieber mit vollem Arbeitsmitteldruck herrscht insbesondere im Übergangs- und Niederdruckbereich eine erhebliche Anpreßkraft an den Kolbenschieberköpfen, die noch durch die infolge der Drehung auftretende Fliehkraft sowie die Verzögerungs- bzw. Beschleunigungskraft verstärkt wird und zum Durchbrechen des an der Innenwaridung des Mantels ausgebildeten Schmierfilmes führt, mit der Folge, daß ein erhöhter Kolbenschieber- bzw. Mantelverschleiß auftritt. Zur Verminderung der Kolbenschieberanpreßkraft ist es bekannt, stufenförmige Kolbenschieber, Doppelkolbenschieber od. dgl. zu verwenden, deren Herstellung bzw. Anbringung konstruktiv schwierig ist, so daß sie im Betrieb nicht voll befriedigen können. Es ist auch die Verwendung von an ihren Köpfen geöffneten Kolbenschiebern bekannt, die einen Druckausgleich im Verhältnis zu dem im jeweiligen Arbeitskammerbereich herrschenden Arbeitsmitteldruck herbeiführen sollen. Diese an ihren Köpfen geöffneten Kolbenschieber haben insbesondere im Übergangsbereich einen ständigen Wechsel zwischen Hochdruck und Niederdruck im Kolbenschieberinneren, was einen unerwünschten labilen Zustand der Kolbenschieber zur Folge hat.

Es ist auch bekannt, den Druck des in den unter den Kolbenschiebern befindlichen Beaufschlagungsdruckraumes eingespeisten Arbeitsdruckmittels mit Hilfe von Druckminderventilen zu vermindern. Auf diese Weise ist zwar eine gute Steuerung der Kolbenschieber möglich, es bedarf hierzu jedoch der Anordnung besonderer Druckminderventile sowie einer zusätzlichen Verteilerkammer für das reduzierte Arbeitsdruckmittel.

Es ist auch aus der USA.-Patentschrift 2 714 858 eine Umlaufkolbenmaschine, ebenfalls mit Steuerkolben und Kolbenschiebern, bekanntgeworden, deren einander gegenüberliegende Kolbenflächen unter Arbeitsmitteldruck gesetzt werden. Die Unterseite des Steuerkolbens wird durch thermostatische Regelung mittels einer Pumpe auf der jeweils gewünschten Druckhöhe beaufschlagt. Diese Umlaufkolbenmaschine erfordert aufwendige Steuereinrichtungen für den Pumpendruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die die Kolbenschieber einer Umlaufkolbenmaschine beaufschlagende Kraft in jedem Arbeitsdruckbereich jeweils in der für die Anpressung erforderlichen Höhe wirken zu lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerkolben jeweils von einer Feder beaufschlagt sind und die Kolbenschieber sowie die Steuerkolben getrennt druckmittelbeaufschlagt sind, derart, daß in den Hochdruckbereichen beide Beaufschlagungsdruckräume und in den Übergangsbereichen nur der Beaufschlagungsdruckraum der Steuerkolben unter Arbeitsmitteldruck stehen, wohingegen in den Niederdruckbereichen beide Beaufschlagungsdruckräume drucklos sind.

Vorteilhaft beträgt hierbei die Gesamtbeaufschlagungsfiäche 55 bis 56 °/o der Kolbenschieberkopffläche. Auf diese Weise wird je nach Betriebszustand ein sicheres Anlegen des Kolbenschiebers an die Innenfläche des Mantels erreicht.

Als Steuerkolben sind vorteilhaft zwei oder mehrere stufenförmige Steuerkolben vorgesehen, die mit Hilfe von gegen die Kolbennabe und den vorspringenden Schaftteil des Steuerkolbens abgestützten Federn gegen die Kolbenschieberunterfläche gehalten sind. Die Steuerkolben können jedogh auch mit ihren abgesetzten Schaftteilen in die Kolbenschieber hineinragend angeordnet sein, wobei der abgesetzte Schaftteil von einer sich einerseits gegen die Kolbennabe und andererseits gegen einen am abgesetzten Schaftteil vorgesehenen Ringbund abstützenden Feder umgeben ist. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß die zum Zwecke der Lagerung der Steuerkolben in der Kolbennabe vorgesehenen Bohrungen mit verhältnismäßig geringer Tiefe ausgeführt werden können. Als Steuerkolben kann auch eine rostartig durchbrochene Platte vorgesehen sein, die teils in den Kolbenschieber, teils in die Kolbennabe hineinragt und um deren zwischen den Aussparungen verbleibenden Rippen Federn angeordnet sind, die sich mit ihren überstehenden Teilen an der Kolbennabe abstützen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können einige der in den Kolbenschiebern vorgesehenen Bohrungen in die Arbeitskammer geöffnet sein, in welchem Falle lediglich in den geschlossenen Bohrungen Steuerkolben angeordnet sind. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß die Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung der Kolbenschieber unmittelbar von der Arbeitskammer her erfolgt, so daß eine besondere Arbeitsdruckmittelzuführung nicht erforderlich ist. Sie ermöglicht darüber hinaus eine erhebliche Verringerung der Bauhöhe und bedarf lediglich der Anordnung einer geringen Zahl kleinflächiger Steuerkolben. Vorteilhaft sind in diesem Falle die Kolbenschieberköpfe zur Erzielung einer fest definierten kleinen äußeren Beaufschlagungsfläche bzw. zur Verminderung der an der Innenwandung des Mantels gleitenden Fläche einseitig abgeschrägt ausgebildet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Umlaufkolbenmaschine im Querschnitt,

F i g. 2 die gleiche Umlaufkolbenmaschine im Längsschnitt;

F i g. 3 bis 6 geben andere Ausführungsformen von Kolbenschiebern und Steuerkolben wieder.

In den Figuren sind mit 1 die Kolbennabe, mit 2 der Mantel und mit 3 die Kolbenschieber einer Um-

laufkolbenmaschine bezeichnet, die gemeinsam mit der Kolbennabe 1, dem Mantel 2 und den Seitenteilen 4 die Arbeitskammern 5 einschließen. Die unter den Schiebern gebildeten Beaufschlagungsdruckräume 6 dienen der Beaufschlagung der Kolbenschieber 3 mit Arbeitsdruckmittel.

Die Steuerkolben 7 sind von einer Feder 9 beaufschlagt und die Kolbenschieber 3 sowie die Steuerkolben 7 getrennt druckmittelbeaufschlagt, derart, daß in den Hochdruckbereichen beide Beaufschlagungsdruckräume 6, 8 und in den Übergangsbereichen nur der Beaufschlagungsdruckraum 8 der Steuerkolben 7 unter Arbeitsdruck stehen, wohingegen in den Niederdruckbereichen beide Beaufschlagungsdruckräume 6, 8 drucklos sind. Bei der Umlaufkolbenmaschine gemäß der Erfindung können die-Kolbenschieber je nach Arbeitsstellung mit einer gerade erforderlichen Anpreßkraft beaufschlagt werden. So befindet sich beispielsweise (s. insbesondere Fig. 1) der Kolbenschieber3α gerade im Hochdruckbereich, so daß auch die gesamte Kopffläche unter dem in der Arbeitskammer 5 α herrschenden Arbeitsdruck steht. Dementsprechend wird in dieser Arbeitsstellung sowohl der Beaufschlagungsdruckraum 6 α als auch der Beaufschlagungsdruckraum 8 α mit Arbeitsdruckmittel beaufschlagt, so daß eine der gesamten Kolbenschieberkopffläche entsprechende Fläche mit Arbeitsdruckmittel beaufschlagt wird. Der Kolbenschieber 3 3 wird somit lediglich mittels der den Steuerkolben 7 ü haltenden Feder 9 in Anlage an die Innenfläche des Mantels 2 gehalten. Demgegenüber befindet sich der Kolbenschieber 3 b im Niederdruckbereich, so daß eine Druckbeaufschlagung der Kolbenschieberkopffläche nicht erfolgt. In diesem Falle sind beide Beaufschlagungsdruckräume 6 b und 8 b ebenfalls drucklos, so daß der Kolbenschieber 3 b auch in diesem Falle lediglich mittels der den Steuerkolben 7 ft in Anlage an den Kolbenschieber 3 6 haltenden Feder 9 in Anlage an die Innenfläche des Mantels 2 gehalten wird. Dagegen befindet sich der Schieber 3 c in einer Übergangsstellung, derart, daß die auf der Seite der Arbeitskammer 5 b gelegene Hälfte der Kolbenschieberkopffläche unbeaufschlagt, die auf der Seite des Beaufschlagungsdruckraumes 5 c gelegene Hälfte der Kolbenschieberkopffläche dagegen druckbeaufschlagt ist. Zur Hervorbringung der für ein sicheres Anliegen des Kolbenschiebers 3 c an die Innenfläche des Mantels 2 erforderlichen Kraft ist in diesem Falle der Beaufschlagungsdruckraum 6 c drucklos, während der Beaufschlagungsdruckraum 8 c des Steuerkolbens 7 c mit Arbeitsdruckmittel beaufschlagt wird. Entsprechend der Flächenbemessung der Beaufschlagungsflächen der Steuerkolben 7 zu 55 % der Kolbenschieberkopffläche ergibt sich gegenüber dem auf die Kolbenschieberkopffläche ausgeübten Druck ein Überschuß von etwa 5 %, der für ein festes Andrücken des Kolbenschiebers an die Innenfläche des Mantels 2 ausreicht. Die Kolbenschieber werden somit in einem stabilen Zustand gehalten, wobei kein übermäßiger Druck auf die Kolbenschieber ausgeübt wird, der ein Durchstoßen des auf die Innenfläche des Mantels 2 ausgebildeten Schmierfilmes bewirken würde.

Im Falle der F i g. 1 und 2 sind für jeden Kolbenschieber vier stufenförmig abgesetzte Steuerkolben vorgesehen, die mit Hilfe von gegen die Kolbennabe 1 und den vorspringenden Schaftteil 10 abgestützten Federn 9 mit ihrem abgesetzten Schaftteil gegen die Kolbenschieberunterfläche gehalten sind. Die Steuerkolben können jedoch auch (s. F i g. 3) mit ihren abgesetzten Schaftteilen 11 in die Kolbenschieber 3 einragend angeordnet sein, wobei der abgesetzte Schaftteil 11 von einer sich einerseits gegen die Kolbennabe 1 und andererseits gegen einen am abgesetzten Schaftteil 11 vorgesehenen Ringbund 12 abstützenden Feder umgeben ist. Diese Äusführungsform hat den besonderen Vorteil, daß die zum Zwecke der Lagerung der Steuerkolben 7 in der Kolbennabe 1 vorgesehenen Bohrungen eine verhältnismäßig geringe Tiefe haben können. Desgleichen kann (s. die F i g. 4) als Steuerkolben eine rostartig durchbrochene Platte 13 vorgesehen sein, die teils in den Kolbenschieber 3, teils in die Kolbennabe 1 hineinragt und auf deren zwischen den Aussparungen verbleibenden Rippen Federn 14 angeordnet sind, die sich mit ihren überstehenden Teilen an der Kolbennabe 1 abstützen.

In der in der F i g. 5 wiedergegebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind-einige der in den Kolbenschiebern 3 vorgesehenen Bohrungen 15,15 α in die Arbeitskammer 16 fjeöffnet, wobei lediglich in den geschlossenen Bohrungen 17,17 a Steuerkolben 18,18 α angeordnet sind. Auf diese Weise erfolgt die Druckbeaufschlagung des unter dem Kolbenschieber 3 gelegenen Beaufschlagungsdruckraumes unmittelbar von der Arbeitskammer 16 her, so daß besondere ZuführungsboHrungeri für das Arbeitsdruckmittel nicht erforderlich sind. Der sich hieraus ergebende Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Bauhöhe der KolbennabenVSchieberanordnung wesentlich zu vermindern, wozu als weiterer Vorteil hinzukommt, daß es bei dieser Kolbenschieberausführung nur weniger Steuerkolben mit kleiner Beaufschlagungsfläche bedarf, um immer eine hydraulische Anpressung des Kolbenschiebers im Umsteuerbereich zu gewährleisten.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der in der F i g. 5 wiedergegebenen Kolbenschieberanordnung dargestellt. In diesem Falle sind Kolbenschieber 3 mit einseitig abgeschrägtem Kopf 19 vorgesehen, woraus sich eine fest definierte Beaufschlagungsfläche am Kolbenschieberkopf ergibt, die wiederum durch sehr wenige Steuerkolben mit kleiner Beaufschlagungsfläche bei hinreichender Anpreßkraft des Kolbenschiebers ausgeglichen werden kann.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Innen- und parallelachsige Umlaufkolbenmaschine mit Hub- und Schlupfeingriff zwischen einem Mantel und einem Kolben, bestehend aus einer Kolbennabe und radial beweglichen Kolbenschiebern, welche von druckmittelbeaufschlagten Steuerkolben bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (7) jeweils von einer Feder (9) beaufschlagt sind und die Kolbenschieber sowie die Steuerkolben getrennt druckmittelbeaufschlagt sind, derart, daß in den Hochdruckbereichen beide Beaufschlagungsdruckräume (6, 8) und in den Übergangsbereichen nur der Beaufschlagungsdruckraum (8) der Steuerkolben (7) unter Arbeitsmitteldruck stehen, wohingegen in den Niederdruckbereichen

beide Beaufschlagungsdruckräume (6, 8) drucklos sind.

2. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbeauf schlagungsfläche der Steuerkolben (7) 55 bis 56% der Kolbenschieberkopffläche beträgt.

3. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben stufenförmig ausgebildet sind und mit Hilfe von gegen die Kolbennabe und den vorspringenden Schaftteil (10) des Steuerkolbens abgestützten Federn (9) gegen die Kolbenschieberunterfläche gehalten sind (F i g. 2).

4. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben mit ihren abgesetzten Schaftteilen (11) in die Kolbenschieber (3) hineinragend angeordnet sind, wobei der abgesetzte Schaftteil (10) von einer sich einerseits gegen die Kolbennabe (1) und andererseits gegen einen am abgesetzten Schaftteil (10) vorgesehenen Ringbund (12) abstützenden Feder umgeben ist (F i g. 3).

5. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerkolben eine rostartig durchbrochene Platte (13) vorgesehen ist, die teils in den Kolbenschieber (3), teils in die Kolbennabe (1) hineinragt und um deren zwischen den Aussparungen verbleibenden Rippen Federn (14) angeordnet sind, die sich mit ihren überstehenden Teilen an der Kolbennabe (1) abstützen (F i g. 4).

6. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einige der in den Kolbenschiebern (3) vorgesehenen Bohrungen (15,15 a) in die Arbeitskammer (16) geöffnet sind (F i g. 5).

7. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenschieber (3) einen einseitig abgeschrägten Kopf (19) aufweisen (Fig. 6).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen