DE1453629A1 - Vorrichtung zum Ausgleich der Lagerdruecke in mit Druckmitteln arbeitenden Maschinen - Google Patents
Vorrichtung zum Ausgleich der Lagerdruecke in mit Druckmitteln arbeitenden MaschinenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
- F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
- F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
- F03C1/04—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement
- F03C1/0403—Details, component parts specially adapted of such engines
- F03C1/0435—Particularities relating to the distribution members
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Description
HK3629
I'ederiaktiebolaget Soya.
Hagersten, Schweden.
Vorrichtung zum Ausgleich der Lagerdrücke in mit Druckmitteln arbeitenden .'ascliinen
In hydraulischen Maschinen werden die Kolbenkräfte ganz oder zum Teil auf einen als 'ylinderblock ausgebildeten Läufer übertragen und von
den Lagern desselben aufgenommen. Aus !nehreren Gründen sind diese Lager
meist als Gleitlager ausgebildet. Die grossen Kräfte, die in diesen auftreten können, verursachen oft Schwierigkeiten verschiedener Art. Unter
anderem können Schwierigkeiten beim Ingansetzen von hydraulischen Motoren
uiiftreten. Bei der Druckmittel-Zufuhr zum Ingangsetzen können die auf die
Layer ν;irkenden ih-ücke so gross sein, dass der tlfilm durchgedrückt wird
:ind dadurch ein grosser eibungswidcrstand auftritt. Ferner" verursachen
die auf die Lager wirkenden Drücke Verluste ini i3etrieb und setzen den ..'i rkungsgrad iierab.
!•.s ist bekamt , dass in ^üdialifolbenmaschinen der Druck auf Grund
der Leck'iiiif; zwischen Liir.ferlujcr und Lagerzapfen Kräfte hervorruft, die
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den von den Kolben herrührenden Reaktionskräften auf den Läufern entgegenwirken.
Da die Vorasusetzung im allgemeinen nicht definiert werden
können, war es sehr schwierig, die Läuferlager so zu bemessen, dass die
auf den Läufer wirkenden Kräfte vollständig ausgeglichen werden können.
Eine der Schwierigkeiten bestand darin, dass der Antrieb oder der Abtrieb
bei bekannten Konstruktionen ausnahmslos mit dem Läufer gekoppelt
ist. Dies hat zur Folge, dass der Läufer unkontrollierbaren Kräften ausgesetzt wird, wenn ein Drehmoment der"hydraulischen Maschine zugeführt
oder entnommen wird. Ein anderer, mit diesem Problem zusammenhängender Umstand
besteht darin, dass der Lagerzapfen under der Einwirkung der Kolbenkräfte
einer Durchbiegung ausgesetzt wird. Infolgedessen kann die Abtrittswelle nicht bei allen Belastungen genau ausgerichtet sein. Da der Läufer
unkontrollierbaren Kräften ausgesetzt ist, ergibt sich kein eindeutiges
Bild der Leckverhältnisse und damit auch kein sicheres Bild der diesen
entsprechenden Kräfte. Da eine korrekte Ausrichtung bei allen Belastungen
nicht möglich ist, muss das Lagerspiel so gross gewählt werden, dass im
Betrieb einen Fressen mit Sicherheit vermieden wird, was aber eine beträcht
.liehe Leckung und grosse Verluste zur Folge hat.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich der Kräfte, denen das Läuferlager einer hydraulischen Maschine infolge der Kolbenkräfte
ausgesetzt ist. Die Erfindung kommt besonders zu ihrem Recht bei Anwendung auf Padiaikolbenmaschinen, bei denen das Belastungsmoment dem
Läuferring entnommen bzw. zugeführt werden kann.
Die Erfindung bezieht sich genauer gesagt auf eine Vorrichtung an als Pumpen oder liotoren arbeitenden Rotationsmaschinen, in denen ein
Läufer mit in "ylinderräumen beweglichen Kolben mit leichtem Laufsitz auf
einem Lagerzapfen gelagert und von einem zum Lagerzapfen exzentrischen, ·
mitlaufenden Läuferring umgeben ist, der infolge seiner exzentrischen Lac;e
, ; BAD
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— O —
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 Äibeitsmittel
bilden, sodass auf der einen Seite des Lagerzapfens eine Druckseite und auf der anderen Seite eine Sdugseite gebildet wird.
Die Erfindung kennzeichnet sich in erster Linie dadurch, dass zum Ausgleich der zwischen dem Läufer und dem Lagerzapfen wirkenden LagerdrUcke,
die den Läufer an den Lagerzapfen auf der Saugseite derselben anzupressen
streben, beiderseits des Einlasses und Auslasses eine Nut oder ein Kanal angeordnet ist, um Arbeitsmittel von der Druckseite zur Saugseite
zu leiten. Die axiale Länge I^ der Lagerfläche auf jeder Seite der
Aussparungen und die axiale Länge t) der Aussparungen können vorteilhaft so
im Verhältnis zum Durchmesser D des Lagerzapfens, zum Kolbendurchmesser d
ITd2""
und zur Kolbenanzahl m gewählt werden, dass die Bedingung b + 1 = —"—■=,
4DsinJ wenigstens annähernd erfüllt ist»
Die Nut kann entweder nur Arbeitsmittel aufnehmen, das zwischen
den Lagerflächen durchtritt, oder aber.auü kum sie mit der Aussparung
auf der Druckseite in Verbindung stehen, sodass sie dem vollen Druck des Arbeitsmittels ausgesetzt ist, der dabei unmittelbar auf die .Saugseite
übertragen wird. Diese Verbindung kann in der Layerflache angeordnet sein
oder aus einer durchgehenden Bohrung in Lacjeiz apfen bestehen.
In der -'eichnung sind Ausführungsheispiele der Erfindung veranschaulicht
. '.'.& /.eint
l'ig. 1 einen .-".xiulschnitt durch eine hydraulische iaschine ner
infragestuhenden Art,
Fiy. 2 einen dazugehörigen iiuerschnitt,
Fig. 3 ein DrHckverteilungsdiagra'n·'] eines erfindungsgemäss ausgebildeten
Lli'iferl.iijers, in dem ein Teil d'is Ori'^kes auf der Ornckse'tft auf
r.U enHM^-osPUto -eile Vertrauen wird,
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Fig, 4 ein Druckverteilungsdiagramm in einem Läuferlager>
in dem der volle Druck auf der Druckseite auf die entgegengesetzte Seite übertragen
wird,
und Fig. 5 ein entsprechendes Druckverteilungsdiagramm in einem Läuferlager nach der Erfindung, in dem die Vorrichtungen nach Fig. 3 und
4 miteinander kombiniert sind.
Unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 wird die Arbeitsweise einer..als
.Motor arbeitenden hydraulischen Maschine beschrieben, inder das Drehmoment
durch einen den Zylinderblock umgebenden Läuferring übertragen wird, in
einer Pumpe sind die Verhältnisse gleichartig.
Ein als Zylinderblock ausgebildeter Läufer 1 ist mit leichtem. Laufsitz
um einen Lagerzapfen 2 drehbar, der einen Einlasskanal 3 und einen
Auslasskanal 4 für das Druckmittel hat. Diese Kanäle münden in Aussparungen
3a bzw. 4a, die einen Einlass bzw. Auslass für das Arbeitsmittel bilden.
Ein Läuferring 5 umschliesst den Läufer 1. Die Welle6 des Läuferrings
ist in einem Lager 5' so gelagert, dass der Läuferring exzentrisch zum
Lagerzapfen .liegt. In (fen Zylindern 7 des Läufers 1 bewegen sieh Kolben 8,
deren Kopfe 9 konkave Stirnflächen 10 haben. Die Kolbenköpfe 9 stehen über
Rollenkörper 11 unter Druckwirkung in Eingriff mit einer zylindrischen
Fläche 12, die sich um den inneren Umfang des Läuferrings 5 herum erstreckt.
In drucklosem Zustand werden dei Kolbenköpfe 9 und kollenkörper 11 mit
Hilfe von Federn 13 in anderer geeigneter Weise in Eingriff mit dem Läuferring
5 gehalten. Das Kollenkörpersystem hat die Aufgabe, die hin-'und hergehenden Bewegungen der Kolben 8 unter Druckwirkung des Druckmittels in
eine Drehbewegung des Läuferrings 5 umzuwandeln.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, dreht sich der Läufer 1 ganz
freilaufend auf dem Lagerzapfen 2 und nimmt nur das zu seiner Mitnahme 'erforderliche Drehmoment auf. Das übrige Moment wird über den Läuferrinc
■■■■■■-■' ■'■■.-■-.■ ' -. BAD OBfQiNAL
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übertragen. Dank des Umstandes, dass kein äusseres Moment über den Läufern
übertragen wird, entstehen auch keine unkontrollierbaren Kräfte der weiter
oben erwähnten Art. Infolgedessen kann das Spiel zwischen dem Läufer 1 und
dem Lagerzapfen 2 sehr klein sein, was einerseits zur Folge hat, dass die
Druckverteilung im Lagerspalt zwischen Läufer 1 und Lagerzapfen 2 so beschaffen
ist, dass sie sich im voraus rait grosser Genauigkeit berechnen
lässt, und wodurch andererseits nur eine geringe .'.!enge Arbeitsmittel zwischen
den Lagerflächen durchleckt.
lint scheidend für die Möglichkeit eines vollständigen Ausgleichs
*sind die Breite fa der Aussparungen im Lagerzapfen, die Lägerlänge L, der
Durchmesser D des Lagerzapfens und der Kolbendurchmesser d., falls lediglich
der Leckdruck auf der Druckseite zum Ausgleich benutzt wird. In einer praktischen Konstruktion ist es oft nicht möglich, die Bedingungen für einen
..nsgleich zu erfüllen, und man war daher gezwungen, sich darauf zu verlassen,
dass das Lager im wesentlichen als normales Gleitlager mit grossem Lagerspiel
und entsprechend grossen Undichtigkeitsverlusten arbeitet.
üi"findungsgemäns wird mit Hilfe eines lungkanals, der sich zu beiden
Seilen des hinlasses über den ganzen oder einen TsJl des Umfangs erstreckt,
der Lec'idruck auf den Teil der Lcujerflache übertragen, der auf der Saugseite
liegt, oder auch wird der volle Druck durch einen Kanal im Lagerzapfen auf diesen 'feil der Lagerfläche übertragen. Auch eine Kombination
beider Lösungen ist möglich. Verschiedene r.usführungsmöglichkeiten sind
in i'icj. 3,1 und :">
gezeigt.
In Fij. 3, das auch ein Druckverteilunysdi^gram-n zeigt, bezeichnet
M (.'inen ι. ϊ ngkunal in der Lugorf lache das r/apfens 2 für den Läufer. Durch
den ::iiu.;künul 14 wird der Leckdruck £ auf der Druckseite auf die gegenüberliegende
Seite; ü!:ertrrj!!.;n. Her ingkahal M kann statt dessen in der Lagerflaciie
dus ί otors 1 ■ angebracht, sein. Durch die ..nordnung des .!ingkaiuils M
ergibt sich ein weiter« ι·'γ«Πημ tsijrad fur die isemessung e«ner hydraulischen
9 0 9 8 2 8/0446 . BAD
53628
Maschine der beschriebenen Art, wodurch es ermöglicht wird, in praktischen
Fällen mit massigen Abmessungen einen Ausgleich zu erhalten. Die Bemessungsbedingungen lassen sich leicht mathematisch bestimmen, nachdem die durch
die Funktion der Pumpe oder des Motors gegebenen Abmessungen in üblicher
Weise festgelegt wurden. Die Bedingung ergibt sich aus dem Zusammenhang
Tl d2
b + 1 = £~ . Das oben in Fig. 3 gezeigte Diagramm setzt voraus, dass
4Dsin- ■
die Druckseite der Maschine sich auf der Oberseite des Lagerzapfens 2 und
die Saugseite sich auf der Unterseite dieses Zapfens befindet. In Uebereinstimmung
damit ist der auf der Druckseite herrschende Druck ρ oberhalb der Abszissenachse des Diagramms und der auf der Saugseite herrschende
Grupp Pg unterhalb der Äbszissenachse eingezeichnet, auf der auch die
Lagerlänge aufgetragen ist.
In Fig. 4 sind ausser einem entsprechend abgeänderten Druckverteilungsdiagramm
Ausgleichkanäle dangestellt. Auf der Druckseite sind um
fängliche Nuten 15 und auf der Saugseite umfängliche Nuten 16 angeordnet^
die mit den gegenüberliegenden Aussparungen 4a bzw. 3a über Kanäle 17 bzw.
18 in Verbindung stehen, die nicht miteinander verbunden sind. Die Nuten
15 auf der Druckseite brauchen nicht den Nuten 16 auf der Saugseite gegenüberzuliegen,
doch ist dies vorzuziehen, weil dann die Ausgleichvorrichtung
auch wirksam ist, wenn die Druckseite und die Saugseite vertauscht sind.
Die Nuten 15 und 16 erstrecken sich über einen T;il des Lagerzapfenumfangs.
In Fig. 5 ist eine Kombination der Vorrichtungen nach Fig..3 und 4
dargestellt, wobei die Bezugszeichen 14',15',16',17' und 18' dieselben
Teile bezeichnen wie die Bezugszeichen 14,15,16,17 bzw. 18 in Fig. 3 und
4. Diese Lösung ergibt einen weiteren Freiheitsgrad für die Bemessung im
oo ■■'-■■
--». Vergleicli zu Fig. 3 und 4.
O
■fc* " Die Bedingung für den Ausgleich ist erfüllt, wenn die in Fig. 3,4 und 5-gezeigten, gestrichelten Druckflächen auf der Druck- ?md Saugseite einander gleich sind, wobei natürlich vorausgesetzt J.s£, dass die den
O
■fc* " Die Bedingung für den Ausgleich ist erfüllt, wenn die in Fig. 3,4 und 5-gezeigten, gestrichelten Druckflächen auf der Druck- ?md Saugseite einander gleich sind, wobei natürlich vorausgesetzt J.s£, dass die den
Kolbenkrä'ften auf der Druckseite entsprechende äquivalente Druckfläche
auf der entsprechende Seite abgezogen wurde.
Iiinjeitend wurde erwähnt, dass Schwierigkeiten bei der Ingangsetzung
von hydraulischen Maschinen durch anausgeglichene Drücke verursacht werden können. Bei einer Messung des Anlassdrehmomentes eines ausgeglichenen
Läufers im Vergleich mit einem nicht ausgeglichenen Läufer wurde festgestellt, dass das Moment im ersteren Fall auf einen Bruchteil
herabgesetzt war. Im Betrieb von hydraulischen Maschinen, die manchmal
unter hoher Belastung vom Stillstand inganggesetzt werden sollen, ist ein zufriedenstellender Ausgleich von grösster Bedeutung. Dies gilt auch
int Kriechgang, besonders wenn die hydraulischen Maschinen Glieder von
Regelketten bilden. Störungen infolge unzufriedenstellenden Ausgleichs können ernsthafte Stabilitätsstörungen verursachen. Schliesslich ist ein
zufriedenstellender Ausgleich der Lagerung eine Bedingung für eine grosse Lebensdauer. Wie bereits hervorgehoben, ergeben sich kleine Lagerspiele
und damit auch geringe Leckmengen dank des Umstandes, dass die Lagerung
unabhängig von der Belastung als unbelastetes Gleitlager arbeitet.
Der Ausgleich nach der Erfindung durch Uebertragung eines Teiles
des Leckdruckes oder des vollen Druckes auf die gegenüberliegende Seite lässt sich natürlich auch bei Läufern verwenden, die mehrere Reihen von
Zylindern auf einem gemeinsamen Lagerzapfen mit oder ohne gemeinsamen
Einlass haben.
Obwohl die Erfindung oben nur im ?usa!nmenhang mit hydraulischen
Maschinen erläutert wurde, lässt sie sich ohne weiteres auch im Zusammenhang mit anderen Druckmitteln anwenden.
BAD ORISINAL 909828/0446'
Claims (1)
- Patentansprüchel.l Vorrichtung an als Pumpen oder Motoren arbeitenden Rotations* maschinen, 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 'iylinderräumen 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 zum Ausgleich der zwischen dem Läufer Xl) und dem Lagerzapfen (2) wirkenden Lagerdrücke, die den Läufer an den Lagerzapfen auf der Sgugseite desselben anzupressen streben, beiderseits des Einlasses und Auslasses eine Nut (14) oder ein Kanal (17,18) angeordnet ist, um Arbeitsmittel von der Druckseite zur Saugseite zu leiten.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut ringförmig ist und sich über den ganzen Umfang des Lagerzapfens erstreckt.3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut in derLagerfläche des Lagerzapfens angeordnet ist·4. Vorrichtung narli Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,. r-UiSS'fJioKitt in der mit de:i Lagerzapfen zusammenwirkenden Lc.c;erflache rics L'iufers angeordnet ist.9 0 9 8 2 8 / 0 4 A 6 BAD QFMQfNALS '5« Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (16) sicJi auf der Saugseite nur über einen Teil des Lagerzapf onumfangs erstreckt und über einen Kanal (18) unmittelbar mit, der Druckseite der üaschine in Verbindung steht, sodass der volle Druck des Arbeitsmittels auf die Saugseite übertragen wird, und dass die Nut (15) sich auch auf der Druckseite liner einen Ti il des Lagerzapfenumfangs erstreckt und über einen Kanal (17) unmittelbar mit der Saugseite der in Verbindung steht.6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nulabsclinitt (16) auf der Saugseite genuu diametral gegenüber dem Nutabschnitt (15) auf der Druckseite liegt.BAD ÖR»'@iNÄL 909828/0446-AD-Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DER0039360 | 1964-12-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1453629A1 true DE1453629A1 (de) | 1969-07-10 |
Family
ID=7405758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19641453629 Pending DE1453629A1 (de) | 1964-12-01 | 1964-12-01 | Vorrichtung zum Ausgleich der Lagerdruecke in mit Druckmitteln arbeitenden Maschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1453629A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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FR2449808A1 (fr) * | 1979-02-26 | 1980-09-19 | Sulzer Ag | Machine hydrostatique a pistons |
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-
1964
- 1964-12-01 DE DE19641453629 patent/DE1453629A1/de active Pending
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