DE1453435B2 - Hydraulische Radialkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1 der Hauptanmeldung 403 748, erweitert auf eine Ausführung mit zwei Zylinderreihen in einem Rotor, mit einem beiden Kolbenschubreihen gemeinsamen, radial nach außen (Einlaßhub) und seitlich führenden Führungsring.

Aus der US-PS 2 373 449 ist ein Führungsring bekannt, dessen Umfangswand durch maschinelle Bearbeitung, wie z. B. Fräsen, zu einem siebenseitigen Polygon ausgebildet ist. Das erfordert jedoch ein sehr aufwendiges Herstellungsverfahren, und die Führung hat einen relativ großen Raumbedarf.

Aus der US-PS 2 503 614 ist eine hydraulische Radialkolbenmaschine bekannt, bei der ein gemeinsamer Führungsring mit radialen und axialen Führungsflächen für zwei Zylinderreihen vorgesehen ist. Auf Grund dieser Ausbildung der Führung ist jedoch nur ein relativ kleiner Kolbenhub und damit nur eine relativ begrenzte Leistung möglich, und außerdem hat auch hier die Führung einen relativ großen Raumbedarf.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Radialkolbenmaschine der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der der Kolbenführungsring zur radial nach außen und axial gerichteten Führung der Kolbenschuhe in der Mitte zwischen den beiden Zylinderreihen derart untergebracht ist, daß diese Zylinderreihen in einem Zylinderblock eng beieinander angeordnet werden können und daß dabei das vorteilhafte Verhältnis von Hublänge zur Kolbenführung durch den Zylinder nach der Hauptanmeldung erhalten bleibt.

ίο Diese Aufgabe wird durch eine Ringnut im Rotor gelöst, die den gemeinsamen Führungsring teilweise aufnehmen kann.

Nach einer alternativen Ausführungsform wird diese Aufgabe gelöst durch einen Rotor mit zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzten Zylinderreihen, die so eng beieinander liegen, daß die Kolbenschuhe der Kolben der einen Zylinderreihe und die Kolbenschuhe der Kolben der anderen Zylinderreihe teilweise in einer gemeinsamen Ebene liegen, und einen den beiden Zylinderreihen gemeinsamen Führungsring mit einer für die Kolbenschuhe beider Gruppen gemeinsamen, in Umfangsrichtung durchgehend radial abstützenden Führungsfläche oder mit zusammenhängenden, aber axial versetzten, entsprechend der Zylinderzahl abwechselnd in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, radial abstützenden Führungsflächen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß ein besonders großer Kolbenhub erreichbar ist, da der gemeinsame Führungsring teilweise in die Ringnut im Rotor eindringen kann. Durch den hierbei vergrößerten Kolbenhub wird das Verdrängervolumen der Radialkolbenmaschine in gleichem Maße vergrößert, so daß sich auch — bei gleichbleibendem Durchmesser des Zylindersterns und der Radiallager sowie bei gleichbleibender Lagerreibung — der Wirkungsgrad der Maschine erhöht. Auf diese Weise läßt sich auch das Grundprinzip des Hauptpatentes bei Radialkolbenmaschinen mit mehreren Zylinderreihen anwenden, so daß sich ebenfalls bei gleichbleibendem Durchmesser des Zylindersterns und gleichen Lagern ein erhöhter Wirkungsgrad ergibt. Weiterhin ist der Lauf der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine äußerst stabil, und die Rotoren lassen sich wegen ihres einfachen Aufbaus relativ billig herstellen. Außerdem kann in dem relativ kompakten Rotor eine große Anzahl von Zylindern untergebracht werden, da die KoI-benschuhteile radial sehr weit in den Rotor eindringen können, so daß die Maschine und ihre Teile nur sehr geringe Radialabmessungen benötigen. Schließlich sind noch die Kolbenschuhe axial und radial einwandfrei geführt und in der Lage, große Radialkräfte aufzunehmen oder zu übertragen. Deshalb können große Durchflußmengen des Mediums mit geringem Volumenbedarf erreicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Rotor der Radialkolbenmaschine,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Rotors der Radialkolbenmaschine,
F i g. 3 einen Schnitt längs Linie VII-VII von F i g. 2,
Fig.4 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Kolbenschuhführungsrings,

F i g. 5 eine Ansicht des Kolbenschuhführungsrings nach F i g. 4 in axialer Richtung,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Kolbenschuhführungsrings,

F i g. 7 eine Seitenansicht des Ringes nach F i g. 6,

F i g. 8 einen Schnitt durch eine hydraulische Radialkolbenmaschine mit dem Rotor nach F i g. 1 und

F i g. 9 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer hydraulischen Radialkolbenmaschine mit dem Rotor nach F i g. 2.

Ein Kolbenschuh 1 weist eine Kolbenschuhschwenkwalze 2 auf, die in eine in radialer Richtung durch einen Schlitz geöffnete Querbohrung bekannter Kolben eingesetzt ist und in dieser um die Achse der Kolbenschuhschwenkwalze 2 in begrenztem Umfang schwingen kann. In radialer Richtung ist der Kolbenschuh 1 mit einem Zentralteil 4 versehen, der dünner ist als der Durchmesser der Schwenkwalze 2. An dem Zentralteil 4 sind Kolbenschuhführungen 3 angebracht, die äußere Führungsflächen 5 und innere Führungsflächen 6 aufweisen. Außerdem sind am Kolbenschuh 1 noch seitliche Führungsflächen 7 angeordnet. Eine solche Ausbildung der Kolbenschuhe ermöglicht bei hoher Stabilität große Hubbewegungen des jeweiligen Kolbens relativ zum Rotorzylinder, da der schmalere Zentralteil 4 in den seitenoffenen Zylinder eindringen kann. In F i g. 3 ist im Detail dargestellt, wie ein Kolbenschuh 1 in einen zugehörigen Kolben 11 eingesetzt ist.

In der Fig. 1 ist ein in eine Radialkolbenmaschine einzusetzender Rotor 8 dargestellt, an dem in radialer Richtung Zylinder 10 und 12 angeordnet sind. Die Seiten aller Zylinder sind durch zwei am Umfang des Zylinderblockes eingearbeitete ringförmige Ausnehmungen 9 am oberen Ende offen. Weiterhin sind an dem Rotor 8 eine Zentralbohrung 13 sowie Rotorfenster 14 vorgesehen, durch die die jeweiligen Zylinder mit dem Druckmittel beaufschlagt werden oder durch die Druckmittel aus den betreffenden Zylindern herausströmen kann. Dabei ist je eine gleiche Anzahl von Zylindern 10 oder 12 in zwei zur Rotorachse senkrechten Ebenen axial hintereinander und axial im Abstand zueinander angeordnet, wobei jeder einzelne Zylinder in den beiden verschiedenen, zur Rotorachse senkrechten Ebenen am oberen Ende seitenoffen ist.

In den F i g. 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotors 15 dargestellt. Auch in diesem Rotor sind in zwei zur Rotorachse senkrechten Ebenen die Achsen mehrerer Zylinder angeordnet, wobei die beiden Ebenen relativ zur Rotorachse axial im Abstand zueinander angeordnet sind. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 sind jedoch die Zylinder 16 und 17 nicht axial hintereinander, sondern in einem bestimmten Winkel zueinander versetzt sind. Auf diese Weise ist es möglich, den Abstand der beiden Ebenen voneinander zu verringern und wegen des kleineren Winkels zwischen dem vorderen und dem nächsten Zylinder auch die Gleichmäßigkeit des Laufs und damit der Förderung der Maschine zu erhöhen. Der Rotor 15 enthält ebenfalls in den beiden zur Rotorachse senkrechte Zylinderachsenebenen ringförmige Ausnehmungen 9, weiterhin Fenster 14 und eine Zentralbohrung 13. Zur Einsparung von Material sind an dem Rotor 15 Ausnehmungen 18 vorgesehen.

In den F i g.4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Führungsrings 36 für den Kolbenschuh mit Axialschlitzen 37 und 38 dargestellt. Die Axialschlitze 37 sind von links her und die Axialschlitze 38 nach Fig.4 von rechts her in den Kolbenschuhführungsring 36 eingefräst, jedoch in axialer Richtung nicht durchgefräst, so daß der Führungsring 36 zwar eine Einheit bleibt, jedoch der entsprechend zugeordnete Zentralteil 4 des Kolbenschuhs in den entsprechenden Axialschlitz 37 oder 38 des Führungsrings 36 eingreifen kann.

Der Führungsring 36 enthält an seinen beiden axialen Enden zwei radiale Verstärkungen 27 und 30, so daß der Querschnitt durch den noch nicht unterbrochenen Ring U-Form hat, wobei die Schenkel des U radial nach außen stehen würden. Weiterhin ist je eine äußere, ringförmige Führungsfläche 31 oder 32 und je eine radiale Führungsfläche 28 oder 29 vorgesehen.

In den F i g. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Führungsrings 39 dargestellt, der dem Führungsring 36 gemäß der F i g. 4 und 5 ähnelt, jedoch in axialer Richtung kompakter dimensioniert und mit Hinterfräsungen oder Nuten zwischen radialen und äußeren Führungsflächen versehen ist. Der Führungsring 39 für den Kolben kann aus einem Stück maschinell hergestellt oder auch gegossen oder gepreßt werden, so daß der Aufwand für die maschinelle Bearbeitung verringert werden kann.

Infolge seiner in axialer Richtung besonders kompakten Bauart ist der Führungsring 39 besonders gut geeignet, bei solchen Radialkolbenmaschinen verwendet zu werden, die mit Rotoren 15 nach den F i g. 2 und 3 ausgerüstet sind, wie es z. B. in F i g. 9 dargestellt ist. Der Führungsring 39 für einen Kolbenschuh kann aus einem Stück bestehen, er kann jedoch auch axial oder radial teilbar oder geteilt ausgeführt sein und erst nach der Montage um den Rotor 15 wieder zu einer Einheit, z. B. durch Nieten, Verschrauben, Löten oder Schweißen, zusammengefügt werden. Der Führungsring 39 für den Kolbenschuh ist links mit Radialverstärkungen 41 und rechts mit Radialverstärkungen 40 versehen. Weiterhin weist er radial, jedoch nicht axial durchgehende axiale radiale Schlitze 48 und 49 auf, die in axialer Richtung durch jeweils eine Radialverstärkung 40 oder 41 gehen. Die axialen Radialschlitze 49 sind von links her und die axialen Radialschlitze 48 von rechts her in den Führungsring 39 für den Kolbenschuh eingearbeitet: Weiterhin enthält der Führungsring 39 radial nach außen weisende äußere Führungsflächen 44 bei der Radialverstärkung 40 und äußere Führungsflächen 46 bei der Radialverstärkung 41. An den Radialverstärkungen 41 befinden sich Axialführungsflächen 45 und an den Radialverstärkungen 40 Axialführungsflächen 42. Zwischen den äußeren Führungsflächen 44 oder 46 und den Axialführungsflächen 42 oder 45 sind Begrenzungsnuten 43 angeordnet, die eine einwandfrei maschinelle Bearbeitung der Axialführungsflächen und der äußeren Führungsflächen ermöglichen. Der axiale Abstand der Axialführungsflächen voneinander und die Querschnittsform des Rings werden durch die Rotorform bestimmt. Die Innenabmessungen des Führungsrings für den Kolbenschuh können schließlich den Stabilitätsanforderungen und den Abmessungen des Rotors sowie den Kolben-Hub-Bedingungen in optimaler Weise angepaßt werden. Außerdem können die Axialführungsflächen 42 und 45 einen solchen Abstand voneinander haben, daß gegebenenfalls die Führungsteile für den Kolbenschuh zeitweilig zwischen diese beiden Teile eingreifen können.

Im folgenden soll an Hand von Fig.8 der Aufbau einer Radialkolbenmaschine mit einem Rotor 8, wie er bereits erläutert wurde, beschrieben werden. In F i g. 8 kann man ebenfalls die beiden zur Rotorachse senkrechten Ebenen erkennen, in denen die Zylinderachsen angeordnet sind. Die Kolben 11 sind in die Zylinder und die oben bereits beschriebenen Kolbenschuhschwenkwalzen 2 in die Querbohrungen der Kolben eingesetzt. Die Kolbenschuhe 1 weisen Führungen 3, die

Schwenkwalze 2, die äußere Führungsfläche 5, die innere Führungsfläche 6 und die seitliche Führungsfläche 7 auf. Ein Führungsring 19 für den Kolbenschuh enthält äußere, ringförmige Führungsflächen 20 und 25, radiale Führungsflächen 21 und 24 und eine Radialverstärkung 22. Ein Umlaufring 53 ist in Tragringen 54 gehalten und läuft mit diesen zusammen beim Betrieb der Maschine in Radiallagern 55 um. Die Innenfläche des Umlaufrings, die auch mehrgeteilt sein kann, dient allen Kolbenschuhen 1 als Führungsfläche. In der Innenfläche des Umlaufrings 53 ist der Führungsring 19 für den Kolbenschuh mit der äußeren Umfangsfläche seiner Radialverstärkung 22 gehalten. An der Innenfläche des Umlaufringes 53 liegen ebenfalls die äußeren Führungsflächen 5 an und werden an ihr geführt. Die inneren Kolbenschuhführungsflächen 6 liegen an den Führungsflächen 20 und 24 des Führungsringes 19 oder an entsprechenden Führungsflächen der Tragringe 54 an. Die seitlichen Führungsflächen 7 für den Kolbenschuh werden axial an den Führungsflächen 21 oder 24 oder ao an entsprechenden Führungsflächen der Tragringe 54 geführt. Außerdem enthalten die Kolbenschuhe 1 Steuerschlitze 52, Druckmittelbohrungen 51 und DruckmittelbalancierungsfelderSO.

Der Rotor 8 ist auf einer Rotorbuchse 58 gehalten und durch Sicherungselemente 59 und 60 gegen Verdrehung und/oder Verschiebung gesichert. Die Radiallager 55 sind in einem Regelring 56 gehalten, der eine Verstellung der Exzentrizität mit Hilfe der Regelorgane 57 und deren Verschraubungen und dadurch die Regelung der Fördermenge der Maschine ermöglicht. Alle diese Teile sind in einem Gehäuse 68 der Maschine untergebracht, in dem auch eine vordere 65 und hintere Deckelwand 64 gehalten werden. An der vorderen Deckelwand sind ein Lager 66 und eine Wellendichtung 80 angebracht. Eine Welle 69 treibt den Rotor 8 an oder wird vom Rotor 8 angetrieben und ist mit ihm durch eine Kupplung 67 flexibel verbunden. In der hinteren Deckelwand 64 befindet sich eine Steuerwelle 61, die in die Zentralbohrung des Rotors eingreift, sowie Leitungsanschlüsse 62 und 63. Von den Leitungsanschlüssen fließt das Medium durch die Steuerwelle und durch die Rotorfenster in die Zylinder. Die Steuerwelle 61 enthält Rotorfenster 14a, 14έ>, 14c und 14c/, von denen zwei einen axialen Abstand voneinander haben, um die Zylinder in den zur Rotorachse senkrechten, axial im Abstand zueinander angeordneten Ebenen steuern zu können. Die Steuerwelle 61 und die hintere Deckelwand mit den Teilen 62, 63, 14a, 146, 14c und 14c/sind um 90° verdreht gezeichnet, um die Zuführungs- und/oder Ableitungskanäle in der Steuerwelle 61 übersichtlicher darstellen zu können.

In dem Rotor 8 ist eine Ringnut 99 ausgebildet, die den gemeinsamen Führungsring 19 teilweise aufnehmen kann, da der Führungsring teilweise schmaler als diese Ringnut ist.

Die in Fi g. 9 dargestellte Radialkolbenmaschine enthält den bereits beschriebenen Rotor 15, in dem sich die Zylinder 16 und 17 sowie die Rotorfenster 14 und die Kolben 11 befinden. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und haben die gleiche, bereits bei der Erläuterung von F i g. 8 beschriebene Wirkungsweise.

In dem Rotor 15 befinden sich in zwei axial im Abstand zueinander angeordneten Ebenen senkrecht zur Rotorachse die Achsen der Zylinder 16 und 17. Entsprechend der Anordnung der Zylinder 16 und 17 sowie der Rotorfenster 14 in zwei Bereichen mit einem axialen Abstand zueinander, hat eine Steuerwelle 74 axial im Abstand zueinander angeordnete Steuerfenster 73 und 78 auf der einen Hälfte des Steuerwellenumfangs sowie Steuerfenster 72 und 77 auf der anderen Hälfte des Steuerwellenumfangs. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerwelle 74 als integraler Bestandteil der hinteren Deckelwand ausgebildet. Von einem Anschlußgewinde 75 führt ein Steuerwellenkanal -79. zu den beiden Steuerfenstern 73 und 78, während von einem Anschlußgewinde 76 ein Steuerwellenkanal 90 zu den beiden Steuerwellenfenstern 72 und 77 führt. Um die Darstellung übersichtlicher zu gestalten, ist auch in F i g. 9 die das Bezugszeichen 74 tragende Steuerwelle um 90° verdreht gezeichnet

Der Umlaufring 53 ist infolge der axial konpakteren Bauart des Rotors 15 kürzer als der in F i g. 8 dargestellte Umlaufring. In den Umlaufring 53 wird der Führungsring 39 für den Kolbenschuh eingesetzt und durch die Radialverstärkungen 40 und 41 gehalten.

Die inneren Führungsflächen 6 des Kolbenschuhs gleiten auf den äußeren Führungsflächen 44 oder 46, während die seitlichen Führungsflächen 7 des Kolbenschuhs an den axialen Führungsflächen 42 oder 45 des Führungsrings 39 geführt sind.

Die anderen Führungen 3 des Kolbenschuhs sind ebenfalls in Tragringen 54 und die äußeren Führungsflächen an der Innenfläche des Umlaufrings 53 gelagert und geführt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1 der Hauptanmeldung 1 403 748, erweitert auf eine Ausführung mit zwei Zylinderreihen in einem Rotor, mit einem beiden Kolbenschuhreihen gemeinsamen, radial nach außen (Einlaßhub) und seitlich führenden Führungsring, gekennzeichnet durch eine Ringnut (99) im Rotor, die den gemeinsamen Führungsring teilweise aufnehmen kann.

2. Hydraulische Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1 der Hauptanmeldung 1 403 748, erweitert auf eine Ausführung mit zwei Zylinderreihen in einem Rotor, mit einem beiden Kolbenschubreihen gemeinsamen, radial nach außen (Einlaßhub) und seitlich führenden Führungsring, gekennzeichnet durch einen Rotor mit zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzten Zylinderreihen, die so eng beieinander liegen, daß die Kolbenschuhe der Kolben der einen Zylinderreihe und die Kolbenschuhe der Kolben der anderen Zylinderreihe teilweise in einer gemeinsamen Ebene liegen, und einen den beiden Zylinderreihen gemeinsamen Führungsring mit einer für die Kolbenschuhe beider Gruppen gemeinsamen, in Umfangsrichtung durchgehend radial abstützenden Führungsfläche oder mit zusammenhängenden, aber axial versetzten, entsprechend der Zylinderzahl abwechselnd in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, radial abstützenden Führungsflächen.

3. Hydraulische Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring entsprechend der Zylinderzahl abwechselnd an seinen beiden axialen Enden radial gerichtete Bundelemente zu seiner Zentrierung auf dem Umlaufring aufweist, wobei die Bundelemente sich jeweils an demjenigen axialen Ende des Führungsringes befinden, das dem Zylinder abgewandt ist, der dem Kolbenschuh zugeordnet ist, der an das Bundelement stößt.