DE1503344A1 - Hydraulischer Drehkolbenmotor - Google Patents

Description

Unser Zeicheni I 362

Hydraulischer Drehkolbenmotor,

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Drehkolbenmotoren, die Schaufeln aufweisen, bei denen die Schaufeln durch den Druck dea fluiden Mediums vorgespannt sind«

Bed Motoren dieser Art ist es üblich, den Raum in jedem Schaufelsohlitz unterhalb der Schaufel zu entlüften oder zu entspannen, wenn sich die Schaufel durch.die Auslaß- oder Niederdruckzone bewegt. Dadurch ist'es möglich, daß die Schaufel frei durch den Führungsring zurückbewegt werden kann, und dies vermindert die Abnutzung der IHihrungsoberfläche. Es wurde jedoch

gefunden,

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gefunden, daß die Verwendung eines derartigen Systeme Schwankungen, im Drehmomentenausgang des Motors erzeugt. Dies kann der Tatsache zugeschrieben werden, daß,wenn die Schaufel in die Auslaßzone eintritt, der zwischen den Schaufeln liegende Arbeitsraum hinter der Schaufel sich noch unter hohem Druck befindet. Wenn der Raum unterhalb der Schaufel plötzlich entlastet oder entlüftet wird, drückt der Druck im Arbeitsraum die Schaufel, vom luhrunge* oder Iteitring fort »ach innen.

la ist ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten, mit Schaufeln ausgerüsteten Hydraulikmotor zu schaffen., der Mittel aufweist, um die AblöseprObleme.&er Schaufeln im: Bereich des Eintrittes in die Auslaßzone auszusehalten. Semä;ß der Srfindung weist* der Motor Mittel auf, um den " zwischen den Schaufeln liegenden Arbeitsraum hinter jeder Schaufel mit der Auslaßzan© zu, verbinden, wenn; sich die Schaufeln dieser Zone nähern, und ehe der Baum am inneren Ende des Sohaufelschlitzes entlastet' oder ent«- lüftet wird. Diese Mittel werden wirksam, nachdem der zwischen den Schaufeln liegende Arbeitsraum hinter der Schaufel von der nächstnachfolgend en -Schaufel, vom Hoch-· druckeinlaßbereich abgetrennt ist, und dadurch wird sichergestellt, daß die äußere Spitze der Schaufel niclu einem hohen Druck ausgesetzt ist, wenn das innere Ende

bad er;;::;:'al ^; entlastet

"entlastet oder entlüftet wird. Da durch die Erfindung der ^ruok rermindert wird, der die auf die Schaufel einwirkende, nach innen gerichtete Kraft entwickelt, wird das Sohaufelablöseproblem ausgeschaltet bezw. behoben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll

unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung be- g

aohrieben werden. Bs zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines Zweikreisßchaufelmotors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht, genommen längs der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei einige Teile fortgebrochen sind, um die Vorderseite der Schlitzplatte 18 zu zeigen,

^ig· 3 eine Schnittansioht, genommen längs der Linie 3-3 der Fig. 1, welche die Vorderseite der Schlitzplatte 18» zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht, die die Rückseite der Schlitzplatte 18 zeigt
und

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht, genommen längs der Linie 5-5 der Fig. 2.

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Wie in den Figuren der Zeichnung gezeigt, weist der Motor ein Gehäuse auf, welches trennbare Absohnilte 11 und 12 hat, die mittels nioht-dargeetellteti eohmubenbolzen verbunden sind. Diese Absohnitte sind Äifart ,

ausgebildet, daß sie eine Motorhülse 13 aufnehati. und *

halten können. Das Gehäuse ist mit einem Paar Öffnungen 14 und 15 ausgerüstet und mit VerbindungsleittÖ|i5§fc ¹⁶ * * ^' und 17. Obwohl in Abhängigkeit von der gewünschten Motordrehung jede der öffnungen 14 und 15 BXn liftlaß " ' -· dienen kann, sei hier angenommen, daß die öffnung 14 %/ die Einlaßöffnung und die öffnung 15 die Auilnfl· " , . %k_

'. V ist. . i ''A

•"ie Motorhülse 13 weist ein Paar identische platten 18 und 18⁽, einen führungs- oder Leitriag 19 und einen Rotor 21 auf, und die Hülse wird durqh tin Paar diametral gegenüberliegend angeordnete SohTftUben«» " bolzen 22 zusammengehalten. Der Rotor 21 steht Über eine Keilnutenverzahnung 24 in Antriebsverbiüflung mit der Welle 23 und dieser Rotor weist eehn im gleiohen Abstand voneinander angeordnete, radiale Sohlitee 25 auf, deren Basen durch Querbohrungen 26 gebildet werden_t wobe-i diese Schlitze die G-ieitschaufeln 27 aufnehmen. Die äußeren Umfangskanten des Rotors sind, wie Bit gezeigt, abgeschrägt, um die Verbindung ewischen den

Schlitean 0 0 9 8 0 8 / 0 A 4 A

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Schlitzen in den Schlitzplatten 18 und 18» und den Arbeitsräumen zwischen den Schaufeln zu erleichtern. Die Sohaufeln 27 sind von der Bauart, wie es in der USA-Patentschrift 2 393 223 beschrieben wurde. Jede Schaufel weist ein Paar identische Blätter 27a auf. Die Außenkanten der Schaufelblätter sind abgesohrägt, um mit den Wandungen der Sohlitze 25 und den Schlitzplatten 18 und 18' einen verengten Kanal 28 (Pig. 5) ™ auf jeder Seite des Blattes zu bilden. Der Zweok dieser verengten Kanäle soll noch erläutert werden.

Die Vorderseite der Schlitzplatte 18 weist zwei diametral gegenüberliegende Einlaßöffnungen 29 und 31 auf, die sich durch die Schutzplatte hindurch erstrecken, und zwei diametral gegenüberliegende, blinde Auslaßöffnungen 32 und 33- Alle diese Öffnungen sind radial derart angeordnet, daß sie mit den zwischen ύ

den Schaufeln ,Liegenden Arbeitsräumen fluchten. Die Winkelabstände zwischen benachbarten Enden der Einlaßöffnung=^ und 31 und der Auslaß öffnungen 32 und 33 sind etwa gleich dem Schaufelabstand, d.h. dem Winkelabstand zwischen der Hinterkante einer Schaufel und der Vorderkante der nächstnachfolgendenSchaufel. Die Einlaßofi'nungen 29 und 31 stehen mit nierenförmigen Aussparun- >-_;Ρΐ. ;4- und 35 in Verbindung, die in der Rückseite der

Schlitzplatte 009808/Q444 ~~

Schutzplatte ausgebildet sind. Diese Aussparungen.stehen wiederum mit der Verteilerleitung 16 duroh das asymmetrische Strömungsventil 36 in Verbindung. Daa Ventil^ 36 ist von der Bauart, wie es in der USA-Patentschrift 2 808 814 "beschrieben wurde. Das Ventil dient, dazu, die Strömung von der Verteilerleitung 16 zu dan Aueeparungen 34 und 35 zu beschränken und eine im wesentlichen unbeschränkte Strömung in umgekehrter Biohtung zu ermöglichen»

Die Vorderseite der Schutzplatte 18 weist acht im gleichen Abstand voneinander angeordnete Sohaufelvorspannungsöffnungen 371 38, 39 und 41 bis 45 auf, die radial derart angeordnet sind, daß diese öffnungen mit den Querbohrungen 26 ^m Rotor 21 fluohten. Vorspannungsöffnungen 37 und 38 liegen in den Bereichen der Einlaßöffnungen 29 und 31 und sind mit der Verteilerleitung 16 Über Bohrungen 46 verbunden, die sich durch die Schlitzplatte hindurch erstrecken· Vorspannungsöffnungen 39 und 41 liegen in den Bereichen der Aualaßöffnungen 32 und 33 und sind blind· Die Vorspannungsöffnungen 42 bis 45 sind ebenfalls blind, > weisen jedoch nach innen geriohtete Verlängerungen auf, die mit einer mittleren Öffnung in der Sohlitzplatte 13 in Verbindimg stehen. Diese öffnungen er-

halten

¹ : ?. ?, C b / 0 4 i 4

-τ-

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halten Flüssigkeit von der Verteilerleitung 16 über Bohrungen 46, die Ringnut 47 und das Scheibenrüoksohlagventil 46. Da die Schlitzplatten 16 und 18' identisch sind, sind deren ftohlitsanordnungen im zusammengebauten Zustand der Hülse 13 umgekehrt. Die Öffnungen 29'» 31S 37¹ und 38« in-der Schutzplatte 18·, welohe *u den Offnungen 29, 31, 37 und 38 in der Schlitzplatte 18 hin weisen, sind blind, und· die Öffnungen 32*. , 33*, 39· und 41', die eu den blinden Öffnungen 32, 33, 39 und 41 hin weisen, sind zur Hinterseite der Schlitzplatte 16' hin geöffnet und stehen mit der Verteiler·«· leitung 17 in Verbindung. Die blinden Einlaßöffnungen 39* und 31* in der Platte 16* sind mit den durchgehenden Öffnungen 29 und 31 der Platte 16 durch zwei Sätze Kanäle 49 verbunden, die sich durch den Führungsring hindurch erstrecken. Die blinden Auslaßöffnungen 32 und 33 in der Platte 16 sind mit den durchgehenden öffnungen 32· und 33' in der Platte 16' durch zwei anätzliohe Sätze, von Kanälen 51 verbunden, die sich durch den Führungsring hindurch erstrecken. Lediglioh zwei dieser Verbindungskanalsätze 49 und 51 sind in Fig. 2 dargestellt.

Die Führungsoberfläche 52 des Führungaringes 19 weist , zwei diametral gegenüberliegende, kreisförmige Bögen

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— ο —

A und B von gleichem Radiue auf und ewei zusätilioh· diametral gegenüberliegende, kreisförmige Bögen, von denen einer in Fig. 2 mit O bezeiohnet ist. Dies· Bögen haben gleichen Radius und sind um eine Aohae eymme·· trisch, die senkrecht zu der Achse verläuft, die dl· Bögen A und B schneidet. Weiterhin weiet der Leitrlag 19 vier Rampen 53 auf, welche die benaohbarten Enden ^ der vier Bögen verbinden. Alle vier Bögen haben dl· gleiche Winkelerstreckung und sind zur Rotationsachse zentriert. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, iet der Radius der Bögen A und B größer als der Radiue der anderen beiden Bögen.

Der soweit beschriebene Motor ist von. übliohem Aufbau·· Die duroh die Erfindung gesohaffene Verbesserung b·«» steht im Falle des dargestellten Zweikreia-Umkehrmotora darin, daß vier blinde öffnungen 54 bis 57 in der Vor» " aerseite der Schlitzplatte 18 und vier entapreehend· Öffnungen 54' bis 57' in der Vorderseite der Sohlitzplatte 18' angeordnet sind. Diese aoht öffnungen sind radial zwischen dem äußeren Umfang des Rotor» 21 und den inneren Enden der Schaufeln 27 angeordnet, wenn die Schaufeln voll ausgefahren sind und sind in Umfangerichtung derart angeordnet, daß sie jeden Schaufeleohlite

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25 kurz vor der fluchtenden Lage des Schlitzes mit einer der Mederdruckvorspannungaöffnungen, d.h. den Öffnungen 39, 39^f, 41 und 41 ' überapannen, wenn aich der Rotor in Richtung dea Pfeiles 58 in Fig. 2 dreht. Das gleiche gilt für die Öffnungen 37, 37*, 38 und 38·, wenn der Rotor aich in umgekehrter Richtung dreht. Der zwischen den Schaufeln liegende Zwischenraum ist so gewählt, daß die Öffnungen 54 bis 57 und 54' bis 57' unmittelbar vor einer Auslaßzone einen Sohaufelachlitz überspannen, nachdem sich die nächstnaohfolgende Schaufel auf einen der Kreisbögen A und B bewegt und den eingeschlossenen, zwischen den Schaufeln liegenden ' Arbeitsraum von der Hochdruckeinlaßzone abgetrennt hat«

Obwohl der dargestellte Motor ein Zweikreis-Motor ist und zwei Arbeitszyklen pro Umdrehung des Rotors 21 ausführt, soll die Beschreibung des Betriebes sich lediglich auf einen Zyklus beziehen, und zwar auf den, der die Einlaßöffnung£i29 und 29' und die Auslaßöffnungen 32 und 32^r umfaßt. Wenn sich der Rotor 21 in Richtung des Pfeiles 58 in Pig. 2 dreht, bewegen sich die Sohaufeln 27 im Einlaßbereich längs einer Rampe 53 naoh außen, und zwar unter der kombinierten Einwirkung der

Zentrifugalkraft 009808/0444

Zentrifugalkraft und der Druckkraft, die duroh die. Flüssigkeit entwickelt wird, welche den inneren Enden der Schaufelachlitze durch die Hochdruckvorspannungsöffnungen 37 und 37' zugeführt wird. Durch das Vorhandensein des asymmetrischen Strömungsventilea 36 ist der Druck, der unterhalb der Schaufeln 27 wirkt, höher ala der Druck im Arbeitsraum zwischen den Flügeln, so daß die Flügel in diesem Bereich in Diohtungsanlage am Führungsring gehalten werden. Wenn sich eine Schaufel 27 auf den Bogen A bewegt, bewegt sich die zugeordnete Querbohrung 26 aus der fluchtenden Lage mit den Vorspannungsöffnungen 37 und 37' heraus und dann in die fluchtende Lage mit den Vorapannungaöffnungen 43 und 43' hinein. Da die Öffnungen 43 und 43^f Teil einea ge~ achlossenen Kreises sind* der durch eine Zuströmung von der Verteilerleitung 16 über das Rückschlagventil 48 mit Flüssigkeit gefüllt gehalten wird, werden die Flügel gegen den Leitring gehalten, wenn sie sich zum Aualaßbereich hin bewegen, und zwar auch dann, wenn der Druck, der auf ihre äußeren Enden einwirkt, der volle Einlaßdruclc ist.

Wenn sich ein Flügel 27 dem Bereich der Auslaßöffnungen 32 und 32' nähert, wird die zugeordnete Querbohrung 26 von den Vorspannungsöffnungen 43 und 43' abgetrennt.

Gleichzeitig 009808/0444

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Gleichzeitig überspannt die Öffnung 55 den Sohaufel- aohlitz 25. Der zwisohen den Schaufeln liegende Arbeitsraum hinter der Sohaufel iat nun durch die verengten Kanäle 28 zu beiden Seiten des hinteren Blattes 27a,. die öffnungen 55 und 55 * und die verengten Kanäle 28 auf gegenüberliegenden Seiten des vorderen Blattes 27a mit dem Auslaßbereioh verbunden. Obwohl die Strömung länge dieses Weges sehr klein» beispielsweise in der ^ Größenordnung eines öltropfens, ist, fällt der Druck im Arbeitsraum ab, und zwar wegen der Inkompressibilität des Öles und wegen der Tatsache, daß die nachfolgende Sohaufel den Arbeitsraum vom Einlaßbereioh abgetrennt hat. Sine fortgesetzte Bewegung des Rotors 21 bringt die Querbohrung 26 in eine fluchtende Lage mit den Niederdruokvorspannungsöffnungen 39 und 39'· Da der Druck am äußeren Ende des Flügels aufgezehrt iat, wird die Schaufel nicht sohußartig nach innen bewegt, son- -

dem bev/egt sich allmählich unter der Rampe 53 einwärts.

Wie bereits auageführt, beziehen sich die ?i^uren der Zeichnung ur.d die Beschreibung lediglich auf ein Auaführungsbeispiel der Erfindung. Es können Abänderungen vorgenommen werden, die im Rahmen der Erfindung liefen.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.; Schaufelmotor mit Einlaß- und Auelaßöffnungen wad einer Arbeitskammer, die Einlaß- und Auelaßzonen hat, die mit , ^ den Einlaß- und Auslaßöffnungen in Verbindung stehen» und mit einem Rotor, der in der Arbeitskammer angeordnet ist und der eine Anzahl von in Umfangeriohtung» im Ab*» ·* η stand voneinander angeordnetm SohlitEei aufweiet, die · -, Gleitschaufeln aufnehmen, und mit einer Niederdruokror- *f Spannungsöffnung, die mit dem Raum in jedem iofaaufel· : schlitz in Verbindung gelangt/ wenn eich die Behaufel , r durch die Auslaßzone bewegt, gekennzeichnet durlh ! ^!'% Mittel, um den zwischen den Schaufeln hinter IMtI* , ^ Schaufel liegenden Arbeitsraum mit der

   Gleiteohaufeln

   zu verbinden, wenn sich die Schaufel der Auii*8|dne ■ nähert, und ehe der zugeordnete 8ohaufelechli$i mit der NiederdruckvorspannungBÖffnung in Verbindung ge-

   langt. ■'

   2} Schaufelmotor mit Einlaß- und Auslaßöffnungen und einer Arbeitskammer, die Einlaß- und Auslaßeonen Aftty die mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen in Verbindung etehen, und mit einem Rotor, der in der Arbeitskammer angeord net ist und der eine Anzahl Sohlitze zur Aufnahme von** ·. ·

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   Grleitaohaufeln aufweist, die in Umfangsrichtung, im Abstand voneinander angeordnet sind, und mit Bndwandungen, welche die gegenüberliegenden Enden der Arbeitskammer abschließen, und mit einer Niederdruckvorspannungsöffnung in der Endwandung, die derari angeordnet ist, daß sie mit dem Raum in jedem Schaufelschlitz unterhalb der Schaufel in Verbindung gelangt, wenn sich die Schaufel durch die Auslaßzone bewegt, gekennzeichnet % durch

   a) eine Entlüftungs- oder Entspannungsöffnung, die in der Endwandung angeordnet ist und die in Umfangsrichtung vor der Niederdruckvorspannungsöffnung angeordnet ist und die radial zwischen dem äußeren Umfang des Rotors und den inneren Enden der Schaufel angeordnet ist, wenn die Schaufeln voll ausgefahren sind,

   b) strömungsverengte Kanäle, die jeder Schaufel J zugeordnet sind und die sich von den Arbeitsräumen vor und hinter der Schaufel nach innen erstrecken, wobei die Kanäle mit der Entlastungsöffnung fluchten, wenn der Schaufelschlitz diese Öffnung überquert, um den Arbeitsraum hinter der Schaufel mit der -n-ualaßzone zu verbinden,

   c) eine derartige Wahl des zwischen den Schaufeln liegendenRaumes, daß, wenn die ströraungsverengten

   Kanäle

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   Kanäle einer Schaufel mit der Entlaetungs- · öffnung fluchten, der Arbeitsraum hinterer Schaufel von der nachfolgenden Schaufel von der Einlaßzone abgetrennt ist.

   3. Schaufelmotor mit -"inlaß- und Auslaßöffnungen und einer Arbeitskammer, die Einlaß- und Auslaßzonen hat, die mit den Einlaß- und Aualaßöffnungen in Verbindung stehen, und mit einem Rotor, der in der Arbeitskammer angeordnet ist und der ei»e Anzahl von Schlitzen zur Aufnahme von Gleitschaufeln aufweist, die in Umfangariohtung.im Abstand voneinander angeordnet sind, und mit Endwandungen, welche die beiden Enden der Arbeitakammer abschließen, und mit in Umfangsriohtung, im Abstand voneinander angeordneten Nieder- und Hochdruokvorapannungs·· Öffnungen, die in der Endwandung derart angeordnet sind, daß diese mit dem Raum in jedem Schaufelechlitz unterhalb der Schaufeln in Verbindung stehen, wenn sich die Schaufeln durch die Einlaß- und Auslaßzonen "bewegen, und mit einer Zwiachendruckvorspannungsöffnung, die in der Endwandung derart angeordnet ist, daß diese mit dem Raum in jedem Schaufelschlitz unterhalb der Schaufel in Verbindung steht, wenn sich die Schaufel in einer Übergangszone zwischen der Einlaß- und der Auslaßzone befindet, gekennzeichnet durch

   ORiQiMAL INSPECTE

   " "al

   Λ ■ 9 3 0 8 / 0 4 4 4

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   a) eine Bntlastungsöffnung, die' in der Endwandung radial zwischen dem äußeren Umfang des Rotors und den inneren Enden der Sohaufeln angeordnet ist, wenn die Sohaufeln voll ausgefahren sind, wobei diese Bntlastungsöffnung in Umfangsrichtung derart angeordnet ist, da,ß diese jeden Scnaufelaohlitz überspannt, nachdem der Schlitz von der Zwieohendruakvorspannungsöffnung abgetrennt ist, jedooh bevor der Sohlitz in Verbindung mit der liederdruckvorspannungsöffnung gelangt,

   b) ein Paar strömungaverengte Kanäle, die jeder 8ohaufel zugeordnet sind und die durch Teile der Schaufel, den Sohaufelschlitz und die Endwandung begrenzt werden, wobei ein verengter Kanal an der Vorderseite der Schaufel liegt, und der andere verengte Kanal an der Hinterseite der Schaufel liegt, und wobei eich die strömungsverengten Kanäle nach innen*erstrecken und dazu dienen, die Arbeitsräume zwischen den Schaufeln vor und hinter der Schaufel mit der Bntlastungsöffnung zu verbinden, wenn der Schaufelschlitz diese öffnung überspannt»

   c) eine derartige Wahl des Abstandes zwischen den Schaufeln, daß, wenn ein Sohaufelschlitz von der Bntlastungsöffnung überspannt wird, der Arbeitsraum hinter dieser Schaufel von der Binlaßzone

   durch eine nachfolgende Schaufel überdeckt ist. 009808/0444 " ;