DE1453630A1 - Hydraulische Einrichtung zur Druckerzeugung oder Druckumsetzung - Google Patents

Description

Hydrauli8ohe Einrichtung zur Druckerzeugung
oder Druckumsetzung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Einrichtung zur Druckerzeugung oder Druckumsetzung, nämlich auf hydraulische Pumpen und Motore, die in einem dichten Gehäuse einen Kolbenstiefel aufweisen in dem achsparallele Zylinder vorgesehen sind. Die Kolben dieser Zylinder sind durch Pleuelatangen über
eine Platte miteinander verbunden. Der Kolbenatiefel und die Platte werden rotierend· relativ zu einem Zylinderblock angetrieben, der den Verteiler bildet. Im allgemeinen finden diese Pumpen als. Pumpen mit veränderlicher leistung Verwendung. Die Leistung wird durch Neigungsänderung der gemeinsamen Achse des Stiefels und
des Zylinderblocks relativ zur Achse der Platte bewirkt·

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Bei derartigen Pumpen (wobei unter diesem Ausdruck auch hydraulische Motore erfaßt werden) ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten, wenn Pumpen mit hohem Druck und sehr hohem Druck erhalten werden sollen. Diese Schwierigkeiten ergeben sich durch die starken Leckverluste, die im wesentlichen an der Berührungsfläche zwischen der Anlagefläche des Stiefels und der Gleitfläche des Zylinderblocks auftreten. Diese beiden Oberflächen müssen nämlich unter einem starken mechanischen Druck aneinanderliegen. Im Betrieb wird ein unsymmetrischer hydraulischer Druck wirksam, der eine Verformung der Gleitfläche zur Folge haben kann.

Bisher wurden Leckverluste zwischen dem Stiefel und dem Zylinderblock hingenommen und man gab den Berührungsflächen die Form eines Flüssigkeitslagers. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Axialstöße direkt durch Kugellager oder dgl. aufzunehmen, die zwischen dem Stiefel und dem Zylinderblock angeordnet sind, wobei dann zwischen den Oberflächen dieser Bauteile ein Zwischenraum gelassen wurde. In diesem Zwischenraum ist auch eine Dichtung vorgesehen. Es ist jedoch unmöglich, eine Dichtung aus einem Material zu finden, das einerseits hinreichend elastisch ist, um sich dem durch den Zwischenraum ergebenden Spiel anzupassen und andererseits ausreichend steif ist, um dem maximalen Betriebsdruck zu widerstehen.

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. Darüberhinaus ist es schwierig, bei den sehr hohen Drücken die Dichtigkeit der Kolben in dem Zylinder zu sichern. Das gleiche trifft zu für die Schmierung der Pleuelstangenlager, die unter sehr hoher Belastung stehen. Schließlich muli die Neigungseinstellung der Achse des Stiefels und des Zylinderblocks relativ zur Platte außerordentlich _t-enau sein. Jede noch so geringe Veränderung ergibt auf Grund des hohen Druckes eine beträchtliche Änderung der Leistung.

Durch die Erfindung sollen die vorstehenden Nachteile beseitigt und eine Pumpe oder Motor für sehr hohen tflüssifakeitsdruck und mit hohem Wirkungsgrad vorgeschlagen werden.

Die Vorrichtung gemäü der Erfindung (Pumpe oder hydraulischer Motor) ist mit einem Drucklager zv;ischen dent Stiefel und dem Zylinderblock versehen. Weiterhin sind Dichtungsträger schwimmend zwischen dem Zylinderblock und dem Stiefel angeordnet. Die Kolben mit dünnwandigem Mantel sind mit Kitteln ausgerüstet, die den Diehtungsträger gegen die Oberfläche pressen, gegenüber der der Dichtungeträger verschieblich ist. Der Hantel der Kolben wird gegen die Wandung der Zylinder gepreßt, und zwar nit einer Kraft» die von deia hohen Betriebsdruck der Vorrichtung abhängt. Weiterhin sind Kittel vorgesehen, die eine Schmierung der Pleuelstangenlager unter einem Druck bewirken, der eine gleichmäßige funktion des hohen Betriebsdruckes ist. Die Relativneigung der

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Achsen des Stiefels und der Platte wird durch einen Spindeltrieb erzielt, deren Gewindespindel in einem dichten"Kugelgelenk durch die Wandung des Gehäuses geführt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Dichtung zwischen dem Stiefel und dem Zylinderblock durch-Dichtungsträger bewirkt, die schwimmend zwischen diesen beiden Elementen angeordnet und jeweils drehbar und dicht mit einem der beiden Elemente verbunden sind, wobei in Richtung auf das andere Element ein Druck auf die Dichtungsträger ausgeübt wird, der dem zur Erreichung der Dichtigkeit zwischen dem oder den · Dichtungsträgern und dem anderen Element erforderlichen Druck entspricht.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Veränderung des Einheitsdruckes auf die gleitende Dichtung durch die Wirkung des Betriebsdruckes verändert werden, der auf den Differenzflächen zwischen der Oberfläche, die auf dem Dichtungsträger durch die feste Dichtung begrenzt ist und der Oberfläche der Öffnung, die durch die gleitende Dichtung auf der gegenüberliegenden Fläche des Dichtungsträgers bestimmt ist.

Das Drucklager, das die Belastung zwischen dem Stiefel und dem Zylinderblock überträgt, kann eben, konisch oder im Querschnitt kreis- oder kugelförmig ausgebildet und mit einer reibungemindernden Auskleidung versehen sein. Das Lager kann

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auch als Flüssigkeitsdrucklager ausgebildet sein. Das Flüssigkeitslaser kann durch einen dichten Raum zwischen den beiden bewegten Bauteilen gebildet werden, dessen Querschnitt von der !Differenz der Querschnitte zwischen den Zylindern und der Zuführungsöffnung abhängt. Das Drucklager kann als axiales oder radiales Kugellager, Rollenlager oder als Zylinderlager ausgebildet sein. Es kann auch aus axial angeordneten Kugeln oder aus einem Lager mit Lagerpfanne bestehen. Schließlich kann das DruL lager durch einen hydraulischen Kolben gebildet werden, wobei der Stiefel oder ein mit dem Stiefel verbundener Teil als Kolben in einem Zylinder wirkt, der mit dem Zylinderblock verbunden ist. Der Druck im Zylinder kann dabei dem Betriebsdruck entsprechen oder von diesem abhängig sein.

Diese verschiedenen Arten eines Drucklagers können miteinander und mit dem Gegenlager kombiniert werden, das eine Axialverschiebung des Stiefels und des Zylinderblocks verhindert.

Der schwimmende Dichtungsträger kann relativ zum Zylinderblock drehbar gelagert sein, er kann aber auch durch den Stiefel rotierend angetrieben sein. Gemäß einer Variante der Erfindung kann der Dichtungsträger auch aus mehreren, voneinander unabhängigen Elementen bestehen, beispielsweise aus einem unabhängigen Dichtungselement, oder aus einem Zylinder oder ea kann für jede der Zuführungs- und Ausstoßöffnungen ein Dichtungsträger-

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abschnitt vorgesehen sein.

Die gleitende Dichtung zwischen dem schwimmenden Dichtungsträger und der damit zusammenarbeitenden Oberfläche, Stiefel oder Zylinderblock, ist vorzugsweise eben, sie kann jedoch jede Umdrehungsform um die ^chse annehmen, beispielsweise mit kreisförmigem, kugelförmigem oder konischem Querschnitt.

Die feste Dichtung zwischen dem schwimmenden Dichtungsträger und dem dazugehörigen Element, Stiefel oder Zylinderblock, mit dem der Dichtungsträger rotierend angetrieben wird, kann zwischen den Flächen gegnüber dem Dichtungsträger und dem damit zusammenarbeitenden Element angeordnet sein oder am Umfang eines Kolbens, der mit einem der Elemente verbunden ist und in einem mit dem andern Element verbundenen Zylinder gleitet.

Die verschiebliche Dichtung steht mit Hilfe mechanischer oder hydraulischer Druckeinrichtungen unter Vorspannung; zu dieser Vorspannung addiert sich der Druck auf die axialen DifferenzfE chen der durch die feste Dichtung und durch die verschiebliche Dichtung begrenzten Zone.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die gleitende Dichtung aus einer metall-organischen Komplexverbindung auf der Basis eines Metalls und Polytetrafluoräthylen. ^;

Die Schmierung der Pleuelstangen wird während des Betriebes durch den Druck der Leckverluste am Umfang des Kolben-

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kopfes bewirkt, der durch eine längs des Umfangs verlaufende Dekompreesionsnut vom Kolbenmantel getrennt ist. Die Dekompressionsnut ist mit den kugelförmigen Ausnehmungen für die beiden Kugeln an den Enden der Pleuelstangen über eine Bohrung im Kolben und in der Pleuelstange selbst verbunden. Die Futfkugel der Pleuelstange besitzt einen größeren Durchmesser als die Kugel am Kopf, derart, dan die größere Oberfläche die Ilengenverluste im Schmierkanal kompensiert.

ν ,, Bei einer derartigen Einrichtung wird der Lidruck der Schmierung an den Kugeln erhöht, wenn der Pumpendruck selbst erhöht wird. Die Leckverluste werden im ülkreis gespeichert, der mit einem Rückschlagventil ausgerüstet ist.

Gemäii einem weiteren Vorschlag der Erfindung besteht der Stiefel und dumit die Zylinder aus Stahl mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie Bronze und die Kolben aus Bronze.

Die Kugel am Kopf der Pleuelstange wird in ihrer halbkugelförmigen Ausnehmung durch einen Anschlagring gehalten, der an den verhältnismäßig dünnwandigen Mantel des Kolbens anlieft und durch einen elastischen Ring gehalten wird. Der auf den Kopf der Pleuelstange ausgeübte Schmierdruck des lies wirkt auf den I^ing ein und dehnt den Mantel aus, derart, dak die Dichtung des Kolbens durch den höheren Druck verbessert ist* Die Genauigkeit der Leistungssteuerung wird dadurch

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erreicht, dab die Neigung des Stiefels und des Zylinderblocks durch einen Spindeltrieb eingestellt wird, dessen Gewindespindel in einem Kugelgelenk durch die Wandung des Pumpengehäuses geführt ist. Die Gewindespindel arbeitet mit einer auf dem Zylinderblock befestigten Schraube zusammen. Dadurch vermeidet das Spiel, das sich ergeben würde, wenn die Spindel relativ zum Gehäuse fixiert wäre und der Spindeltrieb den Zylinderblock durch Gleitzapfen in Nuten des Zylinderblocks verschwenken würde.

V/eitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden in Äusführungsbeispielen anhand der Zeich_T nun^en näher erläutert.

In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der beiden Blocks einer Doppelpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Schwenkachse des Zylinderblocks der einen Pumpe,

Fig. 3 einen Detailschnitt im gröberen Maßstab des Kugelgelenks des Spindeltriebs,

Fig. 4 einen Axialschnitt des Pumpenteile, be-

stehend aus Stiefel und Zylinderblock, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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Fig. 5 einen Grundriß des Dichtungsträgers, vom Zylinderblock aus gesehen,

Fig. 6 das Detail gemäß Fig. 5» vom Stiefel aus gesehen, Fig. 7 einen Axialschnitt entsprechend der Fig. 5

eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Pig. 8 den Dichtungsträger des Ausführun^sbeispiels gemäß Fig. 7 in Untersicht,

Fig. 9 einen Detailschnitt entsprechend der Fig. 6 eines weiteren Ausführungsbeispiels der .Erfindung,

Fig.10 den Zylinderblock in Untersieht bei abgehobenem Stiefel.

Die Doppelpumpe ist von einem dichten Gehäuse 1 umgeben, das durch einen aufgeschraubten Deckel 2 und durch einen Boden 3 abgeschlossen ist. Die Antriebswelle 5 der Pumpen ist in einer Dichtung 4 durch den Boden 3 hindurchgeführt. Im Gehäuse ist eine Traverse 6 angeordnet, auf der sich die Pumpen abstützen, und in der die Welle 5 mit einem Kugellager 7 drehbar gelagert ist. Zwischen dem Boden 3 und der Traverse 6 ist ein Zahnrad 8 auf die Welle 5 aufgekeilt. Dieses Zahnrad 8 faßt mit Untersetzung in zwei Zahnräder 9t die die beiden Pumpen antreiben.

Jedes Zahnrad 9 ist auf einem Achsstummel 10 aufgekeilt, der mittels zweier Rollenlager 11 und 12 mit konischen Rollen

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in der Traverse 6 drehbar gelagert ist. Das Rollenlager 11 liegt an einem Anschlag an, der durch eine Platte 13 gebildet wird, und das Rollenlager 12 liegt an einem Gewindering 14 an, der auf die .«eile 10 aufgeschraubt ist. Zwischen den Rollenlagern 11 und 12 wird deren Stellung zur ivelle durch Monta^eringe 15 und durch eine Muffe 16 (Fig. 2) bestimmt. Der Kanal für die Schmierung besteht in der ".ielle 10 aus einer Axialbohrung 17, Radialbohrungen 18 und Längsbohrungen 19» die in Verteilungsrinnen 20 auf der Oberfläche der blatte 13 enaen. Die Bohrung 17 endet in einem Verbindungsstück 128, da3 mit einem drehbaren Verbindungsstück 129 durch den Boden 3 hindurchgeführt ist. Das Verbindungsstück 129 i'st mit einem Rückschlagventil versehen und ermöglicht die Einstellung des erforderlichen Schmierdruckea beim Anfahren. Auf dem anderen .binde ist die Y/eile 10 mit einer axialen Ausdrehung 21 versehen. Bei 22 besitzt sie eine Bohrung mit kreuzförmigem Querschnitt. In der Ausdrehung 21 ist ein durch eine Feder belasteter Kolben 23 angeordnet, dessen Ende einen Anschlag in Form einer konkaven Kugelkalotte bildet. Der Kolben 23 ist mit einer Axialbohrung 25 versehen, die den vorstehend beschriebenen Kanal für die Schmierung verlängert und im Bereich des kalottenförmigen Lagers des Kolbens in die Ausdrehung 21 mündet. Auf diesem Lager in Form einer Kugelkalotte stützt sich das kugelförmige Ende einer Welle 26 ab, die zwei ortogonale Achsen 27 und 28 trägt,

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Die Enden der Achsen 27 und 28 tragen Rollen 29, die in den kreuzförmigen Ausnehmungen 22 lagern, so daß eine Art Kardanverbindung entateht.

Auf der Platte 15 ist eine Gegenplatte 30 befestigt, die mit einem Durchtritt für die Welle 26 und ait zylindrischen Ausnehmungen versehen ist. Die zylindrischen Ausnehmungen sind radial so angeordnet und winkelmäiiig so verteilt, daß deren Anzahl der Anzahl der I^typenzylinder entspricht. In jeder Ausnehmung der Gegenj.latte 30 sind ein Anschlagring 31 und ein halbkugelförmiges Lager 32 gebildet, die eine Ku^eI 33 einer Pleuelstange 34 umgeben. Das Lager 32 ist mit einer Bohrung versehen, die in die Rinne 20 für die Schmierung mündet, ua dessen aue reichende Schmierung zu gewährleisten.

Der Pumpenatiefel besteht aus einem Körner 35 aus Stahl, in dem axial eine Ausnehmung 36 .:it krc uzförmige:a Querschnitt angeordnet iat. In dieser Ausnehmung 36 ist das andere Ende der Welle 26 mit zwei ortogonalen Achsen 37 und 3o und Rollen in der 'u'eise gelagert, dai3 eine zweite hard&nverbiridung gebildet wird, die einen Koti-.^ionsantrieb des Stiefels 35 durch die Welle 10 ermöglicht. Daa kugelförmige Ende der n'elle 26 stützt eich auf einem Drucklager mit konkavem, kugelförmigem querschnitt 40 ab. Die Schmierung der verschiedenen Lager der welle 26 und der Rollen erfolgt durch ein Netz von Bohrungen, das im Detail dargestellt ist (Fig. 2), jedoch nicht näher beschrieben wird.

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In den Körper 35 sind weiterhin die Zylinder 41 eingedreht, in denen Kolben 42 aus Bronze gleiten. Die Kolben sind mit einer Dekompressionsnut 43 versehen, die über radial und längs verlaufende Bohrungen 34 mit dem halbkugelförmigen Lager der Kugel 45 am Kopf der Pleuelstange 34 verbunden ist. Der Kopf der fleuelstange wird durch eine Muffe 46 in seinem Lager gehalten, die an einem nicht dargestellten elastischen King in einer Nut des Kolbenmantels anliegt. Das halbkugelförmige Lager der Kugel 45 ist über eine längsverlaufende Bohrung 57 in der Pleuelstange 34 mit dem halbkugelförmigen Lager der Kugel 33 am Fuu. der rleuelstange in Verbindung. Am Boden eines jeden Zylinders ist ein Kanal 48 vorgesehen, dessen Querschnitt die Form einer radial abgeflachten Bohne (haricot aplati) besitzt und der auf der Endfläche des Stiefels endet.

Die Endfläche des Stiefels besitzt eine axiale Ausdrehung 49, in der mittels Kugellager 50 eine Jtehse 52 drehbar gelagert ist. Die Kugellager 50 sind durch Ringe 51 voneinander getrennt. Die Achse 52 ist axial in dem Gehäuse der Kugellager verschieblich, wobei deren Position in Längsrichtung durch den Körper des Stiefels bestimmt ist, und hält die Tellerfedern 53 unter Spannung.

Die Außenfläche des Stiefels 35 liegt an einem Dichtungsträger ^4 an, der zwei Kanäle 55 mit kreisförmigem Querschnitt besitzt, die in bekannter Weise die Verteilung der Flüssigkeit '

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bewirken. Gemäb der Erfindung ist zwischen dem Dichtungsträger und der äußeren Oberfläche des Stiefels eine Dichtung 56 vorgesehen, die aus einem Material auf der Basis von Poytetrafluoräthylen besteht. Diese Dichtung ist mit dem Träger 54 verbunden.

Die gegenüberliegende Oberfläche des Dichtungsträgers 54 ist in den Zylinderblock 57 eingelassen und durch Stifte 58 gegen Verdrehung gesichert. Die öffnungen der Platte sind von Dichtun-

den

gen 59 umgeben, die gegen/Zylinderblock gedruckt werden. Der Zylinderblock besitztz symmetrische Kammern 60 mit kreisförmigem Querschnitt, die mit den öffnungen der Platte koinzidieren. Die Kammern sind mit seitlichen Kanälen 61 verbunden, die auf gegenüberliegenden Seiten enden.

Zwischen dem Zylinderblock 57 und dem Stiefel 37 iat weiterhin ein konischer Druckkranz mit Rollen 62 angeordnet. Die Vorrichtung wird durch eine Schraube 130 zusammengehalten, die auf das mit einem Gewinde versehene Ende der durch den Zylinderblock ragenden Aclise 52 aufgeschraubt ist.

Der Zylinderblock 52 wird durch zwei einander diametral gegenüber angeordnete Plansche 63 gehalten, die an ihrem unteren Ende festgeschraubt sind. Die beiden Flansche besitzen zylindrische Lager 64, die genau in der Ebene der Kugeln 33 ausgerichtet sind. Die Flansche sind mittels Lager 66 drehbar auf Lagerzapfen 65 gelagert. In den Flanschen sind Kanäle 67 vorgesehen,

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die unter Zwischenschaltung von Dichtungen 68 mit den Kanälen des Zylinderblocks verbunden sind. Um den Lagerzapfen 65 herum ist der Plansch mit einer ringförmigen Kammer 69 versehen, die gegenüber dem Lagerzapfen mit Dichtungen 70 abgedichtet ist. Die Kanäle 67 raünden in die ringförmige Kammer 69. Der hohle Lagerzapfen 65 ist mit dieser Kammer durch radiale Bohrungen 71 verbunden. Der Lagerzapfen 65 faßt in einen Plansch 72 ein und ist auf diesem festgeschraubt. Der Plansch 72 v/iederum ist mit

der Traverse 6 verbunden, in der die Saug- und Druckkanäle 73 verlaufen.

Der Zylinderblock, der Dichtungsträger und der Stiefel können um die Achslinie drehen, die durch die beiden Lagerzapfen 65 bestimmt ist. Die neigung bestimmt den Hub der Kolben und damit die LIengenleistung. Um eine bestimmte Neigung genau einstellen zu können, ist auf einem der Plansche 63 eine Platte 74 (Pig. 1) festgeschraubt, die eine Konsole 75 bildet. Zwischen dem Plansch und dieser Konsole ist drehbar auf Lagerzapfen 76, die im Plansch und in der Konsole gelagert sind, eine Schraubenmutter 77 angeordnet. Mit dieser butter arbeitet eine Gewindespindel 78 zusammen, die auf einer durch das Gehäuse 1 hindurchgeführten Welle 79 gebildet ist. Die Welle 79 ist in einem Wellenlager 80 mit zwei Kugellagern 81 und 82 (Pig. 32 drehbar gelagert. Das zweiteilige Lager 80 ist von einem Ring 83 umgeben, dessen

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äußere Lagerfläche kugelförmig ausgebildet ist. Dieser Ring 83 wiederum 1st von einem Komplementärring 34 umgeben, derart, daß ein Kugelgelenk für die Achse 79 gebildet wird. Der Ring iet Von einem Käfig umgeben (85)> der an das Gehäuse ange- ' schweißt iet. In dieaera Käfig wird der Ring 84 durch eine Dichtung 86 gehalten, die durch einen aufgeschraubten Plansch 87 zu- eammengedrückt wird. Das Lager 80 bildet an seinem iinde einen Flansch 88, auf dem ein anderer Flansch befestigt ist, der die Steuerpumpe (Kient dargestellt) trägt. Die Steuerpumpe treibt Über eine Kettentransmiesion die verzahnte Platte 89 an, die auf das Ende der Welle 79 aufgekeilt ist.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Pumpe mit veränderlicher Leistung entspricht der bekannter ähnlicher Pumpen. Me Neigung des Zylinderblocks 57 und des Stiefels 35 durch Drehung um die Achse der Lagerzapfen 65 bestimmt den Hub der Kolben 42 in den Zylindern 41. Dieser Hub bewirkt auf der einen Seite ein Ansaugen uurch die Leitungen 73, 67,

61 und die Terteileröffnung 55 und auf der anderen Seite einen Druck durch die symmetrisch dazu liegenden Cffnungen und Kanäle. Die Verbesserung der hier behandelten Pumpe, liegt in dem Lagerkranz 62 für den Belastungsausgleich, der den größten Teil der Belastung durch die Teller 53 zwischen dem Zylinderblock 57 und dem Stiefel überträgt. Die Teller 53 balancieren die

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Belastung infolge des Druckes in der Kammer 60 aus. Der Druck dea Dichtungsträgers 54 auf die Endfläche des Stiefels is*t durch die Zusammenpressung der Dichtungen 59 begrenzt. Zu diesem Druck addiert sich noch die Belastung durch den Pumpendruck, der auf die Oberfläche zwischen dem Rand der Öffnung 55 und der Dichtungslinie der· Dichtung 59 ausgeübt wird. Bei Rotationspumpen oder Motoren, die bei Hochdruck arbeiten, ist es erforderlich, für die Dichtungen 56 Spezialdichtungen zu verwenden, die aus einem komplexen Material auf der Basis reibungsmindernder Stoffe bestehen, nämlich Polytetrafluoräthylen. Bei derartigen Dichtungen, die beim Anfahren eine Verbindung mit erhöjiter Gleitfähigkeit ergeben, ist es vorteilhaft, wenn beim Anhalten der Druck auf die Dichtungen ausreichend verringert ist. Andererseits gewährleisten diese Dichtungen bei einem Einheitsdruck von

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35 kg/cm sicheres Abdichten bei Betriebsdrücken bis zu 1000 kg/cm . Im Betriebszustand können diese Dichtungen mit ei-" nem Einheitsdruck in der Größenordnung von 80 kg/cm und mehr belastet werden.

Bei einem Dichtungsträger 54 von gewöhnlicher Steifigkeit mit zwei Zuführungs- und AuslaßÖffnungen und unsymmetrischer Belastung kann angenommen werden, dais sich die gesamte Belastung auf 3/4 der Gesamtoberfläche der gleitenden Dichtung verteilt. Wenn beispielsweise die Oberfläche der gleitenden

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Dichtung 56 in einer Pumpe mit einem Arbeitsdruck von max.

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750 kg/cm 180 cm beträgt, wobei der max. Einheitsdruck

auf die Dichtung 56 35 kg/cm beträgt und eine Ausgangspres-

aung von 5 kg/cm vorliegt, dann beträgt der Differenzquerschnitt zwischen dem Rand der Öffnung und der Dichtung 59

_{= 4f8 cm}2_#

3 . 750

Dieser Differenzquerschnitt 90 ist bei der festen Dichtung 59 durch die Verformung infolge des max. Vrbeitsdruckes bestimmt.

Durch diese Tatsache treten zwischen dem Stiefel und dem Zylinderblock keine Leckverluste auf. Etwa durch den Kolben auftretende Verluste werden durch den Gegendruck der Schmierung vermindert, der in der Nut 43 herrscht. Dieser Gegendruck ist aufgrund der Ansammlung der Leckverluste genau gleich dem Pumpendruck. Der erhöhte Schmierdruck fördert einen Ölfilm unter hohem Druck in die Lager der Kugeln 45 und 33. Aufgrund der Oberflächen dieser Lager gleiten die Kugeln dann auf einem Ölfilm. Außerdem verursacht die unter diesem Druck gegen den Ring 46 gepreßte Kugel 45 eine Ausweitung des verhältnismäßig schwachen Kolbenmantels. Das wiederum ergibt eine Verringerung der Leckverluste, wenn sich der Pumpendruck erhöht. Schließlich wird eine genaue Steuerung der Leistung durch den Spindeltrieb

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77, 78 erreicht. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 umfatft die Pumpe, wie bei dem bisherigen Ausführungsbeispiel einen Stiefel 35» einen Zylinderblock 57 und einen Dichtungsträger 54 in Form einer Platte. Die axial gerichteten Stöße zwischen dem Stiefel 35 und dem Zylinderblock 57 werden durch ein Pfannenlager 91 übertragen, das in der Axialausdrehung 49 des Stiefels angeordnet ist, und das mit einem Kugelabschnitt am Ende der Montageachse 93 zusammenarbeitet. Die Achse 93 ist mit einem Anschlag 94 versehen, der an der Innenfläche des Zylinderblocks anliegt. Das* Ende der Achse ist mit einem Gewinde versehen, auf das die die Anordnung zusammenhaltende Schraube 130 aufgeschraubt ist. Am dem Kugelabschnitt zugekehrten Ende ist die Welle 93 mit einem Bund 95 versehen, auf dem sich mehrere Tellerfedern 97 abstützen. Die Tellerfedern üben durch ein zentrierendes, verschieblieh auf der '//eile 93 gelagertes Kugellager 96 einen Axialdruck auf den Stiefel in Richtung auf den Zylinderblock aus. Eine Tellerfeder 99 liegt am elastischen Ring 98 an, der das Kugellager 96 an seinem Platz hält. Diese Tellerfeder 99 drückt den Dichtungsträger 54 gegen den Zylinderblock 57. Der Dichtungsträger liegt mit der gleitenden Dichtung 100 an dem Zylinderblock an.

Der Boden der Zylinder wird durch ein mit 101 bezeichnetes Stück gebildet, dessen zylindrische Basis in einer Bohrung mit Dichtung 102 und einem Halterungsring 103 untergebracht ist. Das obere Ende dieses Stückes 101 ist zylindrisch geformt und ragt unter Zwischenschaltung einer Dichtung 104 in eine Bohrung

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105 des Diehtungsträgers 54. Die Bohrungen 105, die den Zylinder bildenι münden auf der Oberfläche des Dichtungsträgers mit den Dichtungen 100 in Verteileröffnungen 106.

Der Stiefel 35 schließlich wird im Zylinderblock durch •in Nadellager 107 eentriert.

Bei einem derartigen Aufbau ergeben sich folgende Axialbelastungens

Der Stiefel 35 und der Zylinderblock 57 werden durch die Tellerfedern 97 gegeneinandergedrückt. Darüberhinaus aieht aber der Stiefel unter einer Axialbelastung, die der. DIfferen&f lache zwischen dem Zylinder 41 und dem Zylinder 105 sowie dea Druck der tellerfeder 99 entspricht. Daraus ergibt eich Xm allgemeinen eine axiale Zusatzbelastung, die gegen den Zylinderblock gerichtet ist. Diese Belastungen werden durch die Lagerpfanne 91 und den Spurzapfen 92, 93 aufgenommen.

tHsv Diehtungsträger 54 wird durch die Telierfedern 99 und den Betriebadruck in den Zylindern 105 gegen den Zylinderblock gedrückt. Ein entgegengesetzt gerichteter Druck entsteht durch d€ti8^vBölriebaaruck, der auf die Oberfläche der Cffnung der Keiner 60 wirkt. Die resultierende Kraft ergibt den Binheltadruck auf die gleitende Dichtung. Die verschiedenen Kräfte und Plächen sind so gewählt, da* auf die Dichtung 100 ein Binheltadruck ausgeübt wird, der zusammen mit dem Betriebsdruck für Maximalen Druck den erforderlichen Einheitsdruck auf die Dichtung 100 ergibt.

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Bei dem Auaführungabeispiel der Fig. 9 und 10 ist im Zylinderblock 57 eine Bohrung vorgesehen, in der eine Kolbenstange 108 in einer Dichtung 117 gleiten kann. Das Ende dieser , Stange, das sich in der Bohrung dos Stiefels befindet, besitzt einen Bund 109, der von zwei anliegenden Rollenlagern 110 eingefaßt ist. Die Rollenlager 110 werden in der Ausnehmung 49 durch einen Gewindering 111 gehalten; am anderen Ende der Stange 1Od ist ein Kolben 112 angeordnet, der durch eine Schraube 113 befestigt ist. Dieser Kolben bewegt sich in einem Zylinder 114, dessen untere Kammer über einen Kanal 115 mit der Hochdruckkammer 60 in Verbindung steht, üine Anordnung von Tellerfedern 116 ist ebenfalls in der Kammer auf der Kolbenstange 1Od angeordnet, um den Stiefel ge^en den Zylinderblock zu drücken. Der Zylinderblock besitzt eine kreisförmige Kammer, die mit den Kammern 60 in Verbindung ateht und in der zwei HaIbacheiben 118 mit Dichtungen 117 angeordnet sind. In diesen Halbscheiben befinden sich die Öffnungen 119· Schließlich ist an der Peripherie der äuueren Oberfläche des Zylinderblocks ein Lagerring 120 befestigt, dessen Querschnitt L-förmig ausgebildet ist. Die beiden Innenflächen dieses Ringes sind mit einer reibungelaindernden Auskleidung versehen, die aus demselben metall-organischen Material besteht, wie die vorstehend beschriebenen gleitenden Dichtungen. Zwischen den beiden Oberflächen der Auskleidungen 121, 122 ist ein Zwischenraum 123 belassen, der ütoer

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einen Kanal 124 mit der Hochdruckkammer 60 verbunden iat.

Dip Unterseite der Halbacheiben 118 besitzt einen konkaven, kreisförmigen Querschnitt. Sie ist mit einer Dichtung 125 aus einer metall-organischen Komplexverbinaung überzogen. Die Oberseite des Zylinderblocks hat eine entsprechend konvexe Form im Bereich der Zufuhrungsöffnung der Zylinder. Die Peripherie der oberen Oberfläche des Zylinderblocks und dessen Seitenfläche sind poliert, um Mt der Verkleidung 121 und 122 zusammenzuarbeiten und um eine genaue Führung des Zylinderblock sicherzustellen.

Eine derartige Pumpe arbeitet aufgrund der Anlage des Stiefels am Zylinderblock infolge des Druckes in der Hochdruckkammer 60 ständig mit dem Druck auf derselben Seite. Die Belastungen durch die unsymmetrischen Reaktionen der unter Druck stehenden Zylinder befinden sich aufgrund dieser Ausgestaltung dauernd auf derselben Seite. Da die .Belastungen mit dem Druck wachsen, kann man versuchen, deren Mittelwert dadurch auszugleichen, daß man den Querschnitt der Kammer 123 in dem Teil oberhalb des Halbkreises, der mit dem unter Druck stehenden Teil korrespondiert, größer wählt, und zwar dadurch, daß in dieser Zone die Abmessungen der Verkleidung 122 vermindert werden.

Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele können zahlreiche Änderungen im Rahmen des Erfindungsgedankens erfahren.

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So können beispielsweise die Dichtungen 125 bei dem Ausführungsbeispiel der -t'ig. 6 mit kugelförmigen querschnitt ausgebildet sein, die Kolben- und Zylinderanordnung 112 bis 124 kann nicht nur für Zug, sondern auch für Druck verwendet v/erden. Die mit der inetall-organischen Verkleidung versehenen Lager 121, 122 können bei jeder anderen ,geeigneten Vorrichtung verwendet werden, die den Stiefel »egen den Zylinderblock drückt.

- Ansprüche -

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Claims (1)

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   Ansprüche»

   Hydraulisehe Druokeinrlehtung, bei der in einen dichten Gehäuse •in Puapenstlefel alt mehreren aoheparallelen Zylindern angeordnet let, deren Kolben durch Pleuelstangen Über eine Platte miteinander verbunden sind, wobei der Stiefel und die Platte relativ su elaea Zylinderblock rotierend angetrieben werden und wobei die lelgung der geaelnaoaen Aoh·· de· stiefel· und des Zylinderblock· relativ sur Ach·· der !-latte einstellbar ist« gekennzeichnet Aurch «la Drucklager swlaohen dea Stiefel und dea Zylinderblock, Auren Dichtung·träger, die achwiramend zwischen dem Zylinderblock UaA dea Stiefel angeordnet sind, wobei Mittel vorgesehen sind, uo Aea Dlehtungatrager gegen die Oberfläche eu preeoen, «je^enüber Aer der Dichtung· träger verschieb lieh let, und swtir mit einer Kraft« Al· von Aea Betriebedruck der Vorrichtung abhängig 1st·

   2· Vonlehtung nach Anspruch 1, dadurch gekennseiohnet, AaO Ale Diehtuag swiechea Aea Stiefel und dea Zylinderblock durch Dichtuagatrtger bewirkt 1st« Ale schwlamend und drehbar swlschea diesem belAea Elementen angeordnet eind, gegenüber eines der beiden Elsaente abgedichtet sind und unter Druck an dea anderen Fleaent aaliegea« wobei Aer Druek Aea auf die Dichtung aueceübten Druck

   •atepricht. oa Al· Dichtung swi.ch.n Aea »^d·* *·» aaA Al«#«i anderen Element su bewirken.

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   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der :;inh»itadruck auf die Dichtung zwiochen d cm Dichtun^atrüger und der Oberfläche, ^e₍jenüber der die Dichtung verechieblich ist, veränderncli lot« und daß der Druck wenigeteno teilweise durch die wirkung deo Hochdruckea auf die Difforenzfläche zwischen der Oberfläche, die auf dem Dichtungaträger durch die feste Dichtung begrenzt int, und der Oberfläche der 'öffnung, die durch dl· (leitende Dichtung auf der gegenüberliegenden Fläche dee Dichtung· trauere begrenzt ist·

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager ait einer reibun^axaindernden Auskleidung versehen 1st.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1-3» dadurch ^kennzeichnet, daß d is Drucklager ein Flüssigkeitslaser 1st.

   6« Vorrichtung nach Anspruch 1-3· dadurch gekennzeichnet, dsJ das Drucklager aus einem Drehkrans besteht.

   7· Vorrichtung nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daü das Drucklager ein Spurlager ist.

   0. Vorrichtung naoh Anspruch 1-3· dadurch gekennzeichnet» daß dns Drucklager ein hydraulisches Axiallager 1st alt einen Kolb«a la einem Zylinder.

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   9· Vorrichtung naoh Anspruch 4-8» gekennzeichnet durch ein Ge<;enlager, das ein· Axialverschiebung des Stiefels und des Zylinderblocke verhindert·

   10· Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet« daß der Dichtun^etrHger relativ zum Zylinderblock drehbar „eifert ist.

   11· Vorrichtung naoh Anspruch 1-3» daduroh gekennzeichnet, dau dsr .Dichtun^Hträgtir relativ zum Stiefel drehbar gelagert ist«

   12. Vorrichtung naoh Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daii der Jichtun^uträger auo mehreren voneinander unabhängigen elementen bouteht.

   13· Vorrichtung nach /oiapruch 1 - 12, daduroh gekennzeichnet, duu die fe^te Dichtung zwischen dem Dichtun^^träg^r und dem zugeordneten .:leuent', durch due der Dichtungaträger rotierend angetrieben ist, zwiuehen den -lachen gegenüber dem Dichtungsträgej und dem i^lement angeordnet ist·

   14· Vorrichtung naoh Anspruch 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dsJ die feste Dichtung zwischen dem Diohtungsträger und dem

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   Kleiaent, durch du.u, der Dich liunjt, träger rotieroiid angetrieben wird, an der .eripherie einen kulbene ün^uordnet iat, der alt einem der l'lemeute verbunden iat uud der in einem Zylinder gleitet, der mit den anderen :-,le;aent verbunden iut.

   15· Vorrichtung nach .Jiu^ruch i - 14» dadurch gukexuizeichnet, daj die bewegliche Dichtung durch uechaniache oder hy dr..Uli ache Sruokor^nne unt r Vurupuimung steht, wobei oich die Vorayannung su dem Liruck addiert, der uuf die axialen i>ifferenzfluchen der durch die foute und durch die verachiebliche Dichtung begrenzten Zonen ausgeübt wird·

   16· Vorrichtung nach Anspruch 1 - 15, dadurch gekennzeichnet» du>j die _£;leiteiiuQ Dichtung auu einer aetull-or^uniechen homplexverbindun^ auf der Bauie eines Metalla und tolytetrufluoräthylene besteht*

   17· Vorrichtung nach .uaui' -ich 1 - 16, gekennzeichnet durch Kolben mit geringer ..'antelatärke, die mit einer von dem Betriebsdruck der Hinrichtung abhängigen Kraft ge_oen die Wand der Zylinder geyreut werden.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Mittel zur Sohzuierung der Lagerku^eln der Pleuelstangen unter eines Druck, der von den Betriebsdruck abhängig 1st·

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   19· Vorrichtung nach Anspruch 1-16, dadurch gekennzeichnet, AaJ die Schmierung der Fleuolstangen in Abhängigkeit ron d es Druok dor Leokverluste oa Kopf des Kolbens erfolgt, der tob Kolbenaantel durch eine aa Unfiing Yerluufende Jekou^reesionsnut getrennt ist» wobei die Dekoapressiüuanut alt den ku&elfOralgen Ausnehmungen für die beiden Kugeln an den .uuden der Pleuelstange Über Bohrungen in Kolben und in üer ileueletange eelbet in Verbindung et ei».

   20·Vorrichtung nach Anspruch 19· dadurch gekennzeichnet, dall die Kugel aa Jfuß der ) leueletange einen größeren Durchmesser besitzt als die Kugel an Kopf, derart, du- die gro-erea Oberfläche die Hengenverluate deu ^ohaierunoauulaufes koupenelsrt.

   21· Vorrichtung naoh Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dae die Kugel aa Kopf der ileuelutange in einer halbkugelfureigen AuanensAin« durch einen Aneohlagring gehalten 1st, der aa 4er TernaltnleetBütg dünnen Wandung des Kolbene anliegt und durch elaea elaatieohen KjLng gehalten 1st.

   22· Vorrichtung nach Anspruch 1-21, ^ukunnzeichnet dureh einen SpinAeltrieb für die Einstellung der Uelatlmeiguag der Aoheen des Zylinders und der blatte, wobei die oehraubspindel des Spindeltriebe in einea dichten Käfig alt einen Kugelgelenk durch die laftdun« des tfehä^ul1·· nindurchgeführt let.

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   23· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet» dal dl« ochraubenautter dee Spindeltrieba ua «in· Achse parallel sur Rotatlonsachee des Zylinderblocke an Zylinderblock aohwenk* bar befoetlgt let·

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