DE1453628A1

DE1453628A1 - Vorrichtung zum Ausgleich der Lagerdruecke in Radialkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE1453628A1
Application number: DE19641453628
Authority: DE
Inventors: Mattsson Dr-Ing Karl-Henry
Original assignee: SOYA REDERI AB
Current assignee: SOYA REDERI AB
Priority date: 1964-12-01
Filing date: 1964-12-01
Publication date: 1969-10-23

Description

Rederiaktiebglaget_Soya, Hagersten, Schweden.

Vorrichtung zum Ausgleich der Lagerdrücke in Radialkolbenmaschinen ^v

Die Brfindung betrifft eine Vorrichtung an als Pumpen oder Motoren arbeitenden Rotationsmaschinen, in denen ein Läufer mit in Zylinderräumen beweglichen Kolben mit leichtem Laufsitz auf einem Lagerzapfen gelagert .und von einem zum Lagerzapfen exzentrischen_} mitlaufenden Läuferring umgeben ist, der infolge seiner exzentrischen Lage hin- und hergehende Bewegungen der Kolben in den Zylinderräumen hervorruft, wobei der Lagerzapfen auf entgegengesetzten Seiten Aussparungen hat, die Bin- und Auslässe der betreffenden Zylinderräumen für das Arbeitsmittel bilden, sodass auf der einen Seite des Lagerzapf ene eine DruokjMite und auf der anderen Seite eine Saugseite gebildet wird. Durch den Druckunterschied des Arbeits-

mittels zwischen der Druckseite und Saugseite dar Maschine entstehen Kräfte, die bestrebt sind, auf der Saugseite die Lagerfläche des Läufers an die entsprechende Lagerfläche des Lagerzapfens anzupressen. Die auftretenden Kräfte können so gross sein, dass, beispielsweise wenn die Maschine als Motor ausgebildet ist, dieser nicht inganggesetzt werden kann, weil bei der Druckmittelzufuhr zur Druckseite der Lagerdruck so gross wird, dass der Ölfilm im Lager durchgedrückt wird, uis wäre denkbar, die Lager sehr lang zu machen, sodass der spezifische Flächendruck massig wird, doch erhöher sich dadurch d:ie axialer Abeinssungen der Maschine, «uf der anderen Gelte werden oei &u kurzer Lagerlänge die Leckverluste durch das Lagerspiel zu gross.

Die Erfindung bezweckt eine Vorrichtung zur Beseitigung dieser Nachteile und zum Ausgleichen des Druekunterschiedes in den Lagerflächen zwischen der Druckseite und Saugseite der Maschine. Erfindungsgemäss wird dieser Zweck in erster Linie dadurch erreicht, dass die Aussparung auf der Druckseite des Lagerzapfens durch eine Bohrung oder einen Kanal im Lagerzapfen, die bzw. der einem in Richtung zur Druckseite schliessenden Rückschlagventil enthält, mit einer in der Lagerfläche des Lagerzapfens angeordneten Nut in. Verbindung steht, die sich auf der Sau^gseite des Lagerzapfens längs dem Umfang desselben über einen Winkel von weniger als 18O° erstreckt. Dadurch, dass der volle Druck des Arbeitsmittels von der Druckseite auf die Lagerfläche auf der Saugseite übertragen wird, ensteht dort ein Druck, der die Wirkung des !eckdrucks auf der Druckseite des Lagers mehr oder weniger aufhebt. Auf grund des Bückschlagventiles 'trifft.die3 beim Drehen in der einen sowie der anderen Richtung

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zu. Die umfänglige Nut im Lagerzapfen verteilt der Druck über einen bestimmten Winkel auf der Saugseite. E* hat sich gezeigt, dass die Grosse dieses Winkels von Bedeutung ist, und zwar nicht nur für den Ausgleich der Lagerdrücke, sondern auch für die Abmessungen des Lagers, und zwar in erster Linie für die Lagerlänge und die axiale Breite der Aussparungen im Lagerzapfen, durch die das Arbeitsmittel zufliesst bzw. abfliesst. Von wesentlicher Bedeutung ist, dass dieser Winkel kleiner ist als I8ü°. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich bei einem Winkel von ungefär VU⁰, weil in diesem Fall die erwähnte Lagorlänge und Breite, der Aussparungen ohne Rücksicht auf den Druckausgleich gewählt und daher unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften dieser Abmessungen bestimmt werden können, beispielsweise mit -aücksicht auf den spezifischen Flächendruck des Lagers und das Vermögen der Aussparungen, das Arbeitsmittel ohne zu grosso -Verluste durchzulassen.

iSin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. FIg. 1 zeigt einen Axialschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Maschine der infragestehenden art. Fig. 3 zeigt ein Druckverteilungsdiagramm für ein erfindungsgemäss ausgebildetes Läuferlager, in dem der Druck von der Druckseite auf die entgegengesetzte Seite übertragen wird. • An Hand der Abbildung 1 und 2 wird die Wirkungsweise einer als Motor arbeitenden hydraulischen Maschine beschrieben, in der das Drehmoment über einen den Zylinderblock umschliessenden Läuferring übertragen wird. Entsprechende Verhältnisse gelten für eine Pumpe.

Ein als Zylinderblock ausgebildter Läufer 1 ist mit

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leichtem Laufsitz auf einem Lagerzapfen 2 drehbar, der einen Einlasskanal 3 und einen Auslasskanal k- für das Druckmittel hat. Diese kanäle münden in Aussparungen, die einen Einlass 3a und einen Auslass ha für den Eintritt bzw. Austritt des Arbeltsmittels bilden. Ein den Läufer 1 umschliessender Läuferring 5 hat eine Welle 6 und ist in einem Lager '-'' exzentrisch zum Lagerzapfen 2 gelagert. In den Zylindern 7 des Läufers 1 sind Kolben 8 beweglich, deren Köpfe 9 konkave Stirnfläche haben. Die Kolbenköpfe 9 stehen über Rollen 11 und unter Druckwirkung in Eingriff mit einer zylindrischen Fläche 12, die sich über den inneren Umfang des Läuferrings 5 erstreckt. In drucklosem Zustand werden die Kolbenköpfe 9 und Rollen 11 durch Federn 13 oder in anderer geeigneter Weise in Eingriff mit dem Läuferring 5 gehalten. Das Rollensystem hat die Aufgabe, die hin- und hergehende Bewegung der Kolben 8 unter der Wirkung des Druckmittels in eine Drehbewegung des Läuferrings 5 umzuwandeln.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist der Läufer 1 vollständig freilaufend auf dem Lagerzapfen 2 angebracht. Er nimmt nur das für seine Mithahme erforderliche Drehmoment auf« Das gesamte Übrige Moment wird über den Läuferring 5 übertragen. Dank des Umständes, dass kein ausseres Moment über den Läufer tibertragen wird, entstehen keine unkontrollierbaren Kräfte. Infolgedessen kann das Spiel zwischen dem Läufer 1 und dem Lagerzapfen 2 kleingehalten werden, was einerseits zur Folge hat, dass die Druckverteilung im Lagerspalt zwischen Läufer 1 und Lagerzapfen 2 so beschaffen ist, dass sie sich im voraus mit grosser Genauigkeit berechnen lässt, und andererseits einen geringen Durchgang von Arbeitsmittel zwischen den Laufflächen gewährleistet.

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Infolge des Höheren Druckes, welcher in der Aussparung 3a und an übrigen Stellen der Druckseite im Vergleich mit dem Druck in der Aussparung k& auf der Saugseite herrscht, tritt auf der Saugseite zwischen den Laufflächen des Läufers 1 und des Lagerzapfens 2 ein Lagerdruck auf, der sehr gross werden kann. Auf der Druckseite dagegen dringt Arbeitsmittel von der Aussparung 3a zwischen den Laufflächen zu den stirnseitigen Enden des Läufers durch. Ein Ausgleich lässt sich jedoch dadurch erreichen, dass die Aussparung 3* durch einen Kanal oder eine Bohrung 15 im Lagerzapfen mit einer in der Lagerfläche des Zapfens befindlichen, sich über einen Teil des Lagerzapfenumfang s erstreckenden Nut 16 in Verbindung gebracht wird, in der somit im wesentlichen der volle Druck des Arbeitsmittels herrscht. Um ein Zurückströmen bei einem etwaigen Druckabfall In der Aussparung 3a oder bei Schwankungen des Arbeltsdruckes zu verhindern, ist im Kanal 15 ein in Richtung zur Aussparung 3a schliessendes Rückschlagventil 17 angeordnet. Nuten 16 und Verbindungskanäle 15 sind zu beiden Seiten der Aussparung ^a auf der Saugseite des Lagerzapfens 2 angeordnet.

In Fig. 3 ist oben an Hand eines Diagramms gezeigt, nie .der DruckHdes Arbeitsmittels sich den Lagerflächen entlang in einem alt einer Ausgleichvorrichtung versehenen Lager verteilt. Das Diagram» setz voraus, dass die Druckseite der Ma»^ schine sich auf der Oberseite des Lagerzapfens 2 und die Saugseite sich unterhalb dieses Zapfens befindet. In Uebereinstiamung damit ist der auf der Druckseite herrschende Druck p.. oberhalb der Abszisse des Diagramms und der auf der Saugseite herrschende Druck p₂ unterhalb der Abszisse aufgetragen. Die

Länge des Lagers 1st auf der Abszisseachse angegeben» Die Be-909843/0404

dingung für den Ausgleich ist erfüllt, wenn die im uiagranftn in Fig. 3 gezeigten, schraffierten Druckflächen auf der Druckbzw. Saugseite gleich gross sind, wobei natürlich vorausgesetzt ist, dass die äquivalente Druckfläche, die den Kolbenkräften auf der Druckseite entspricht, auf der entsprechende Seite abgezogen wurde.

Rechts in Fig. 3 ist der Winkelet gezeigt, über den die Hut 16 sich nach beiden Seiten vor. einer vertikalen Symmetrieebene aus über den Umfang des Lägerzapfens erstreckt. Es hat sich gezeigt und lässt sich mathematisch beweisen, dass, wenn d etwa ^5° und somit der Gesamtwinkel der Nut 16 90° ist, die axiale Länge 1 der Lagerfläche und die axiale Breite b der Aussparung 3a ohne Rücksicht auf aen Druckausgleich beliebig gewählt werden können.

Um in einer umsteuerbaren Maschine einen Druckausgleich in beiden Richtungen zu ermöglichen, können auch auf der Druckseite Nuten und Kanäle entsprechend den Nuten 16 und Kanälen 15 in Fig. 3 angeordnet werden. Dank der Rückschlagventile sind dann nur die Nuten wirksam, die sich jeweils auf der Saugseite befinden.

Wird der volLe Druck in der Aussparung 3a durch einen voll offenen Kanal I5 in die jtfut 16 übertragen, so ist natürlich der Druck p₂ in Fig. 3 gleich de« Druck P₁. Im Kanal λ5 kann jedoch ein Druckminder- oder Drosselorgan angeordnet werden, das eine Regelung des Druckes in der Nut 16 ermöglicht. Eine beliebige Herabsetzung des Druckes würde eine Anpassung

an verschiedene Kolbenflächen ohne Jbidorung der Nuten im Zapft

fen ermöglichen. Sin Druckminderorgan ergibt somit in diesem Zusammenhang einen weiteren Freiheitsgrad für einen Ausgleich bei der Bemessung der Vorrichtung.

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Claims

P atentansprüche

1.J Vorrichtung an als Pumpen oder Motoren arbei tenden Rotationsmaschinen, in denen ein Läufer mit in Zylinderräumen " beweglichen Kolben mit leichtem Laufsitz auf einem Lagerzapfen gelagert und von einem zum Lagerzapfen exzentri sehen, mitlaufenden Läuferring umgeben ist, der infolge seiner exzentrischen Lage hin- und hergehende Bewegungen der Kolben in den Zylinderräumen hervorruft, wobei der Lagerzapfen auf entgegengesetzten Seiten Aussparungen hat, die Ein- und Auslässe der betreffenden Zylinderräume für das Arbeitsmittel bilden, sodass auf der einen Seite des Lagerzapfens eine Druckseite und auf der anderen Seite eine Saugseite gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (3a) auf der Druckseite des Lagerzapfens (2) durch eine Bohrung oder einen Kanal (15) im Lagerzapfen, die bzw. der einem in Richtung zur Druckseite schliessenden Rückschlagventil enhält, mit einer in der Lagerfläche des Lagerzapfens angeordneten Wut (16) in Verbindung steht, die sich auf der Saugseite des Lagerzapfens längs dem Umfang desselben Über einen Winkel von weniger als 18O erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut sich über einen Winkel von ungefär 90° über den umfang des Lagerzapfens erstreckt.

co 3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenno

<° zeichnet, dass Nuten und Bohrungen oder Kanäle, welche die Nu- ^ ten mit den betreffenden Aussparungen verbinden, sowohl auf ι ο der Saugseite als auch auf der Druckseite.

ο H-. Vorrichtung nach einem der Voran Sprüche, dadurch ■ ♦*-

gekennzeichnet, dass in der Bohrung oder im Kanal ein Druckminderorgan angeordnet ist.