DE1528367A1

DE1528367A1 - Hydraulische Pumpen- und Motorvorrichtung

Info

Publication number: DE1528367A1
Application number: DE19651528367
Authority: DE
Inventors: Kouns Herbert H
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: PepsiAmericas Inc
Priority date: 1964-12-14
Filing date: 1965-12-10
Publication date: 1970-09-17
Also published as: GB1046990A; US3283726A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Vorrichtungen zum Umwandeln hydraulischer Druckenergie der mit einem oder mehreren axial bewegbaren Kolben arbeitenden Bauart, die nach ^edarf als Pumpen oder als Motoren betrieben werden können·

Hydraulische Pumpen- bzw. Motorvorrichtungen werden häufig in Fällen verwendet, in denen besonderer "ert auf ein geringes Gewicht der Vorrichtung gelegt wird. Beispielsweise verwendet man solche Vorrichtungen bei den Hilfskraftanlagen von Flugzeugen in Verbindung mit einem elektrischen Motor-Generator. Hierbei wird unter bestimmten Betriebsbedingungen des Flugzeugs ein hydraulisches Druckmittel der hydraulischen Pumpen- und Motorvorriohtung zugeführt, um diese zu veranlassen, als hydraulischer Motor zu arbeiten und den elektrischen Motor-Generator anzutreiben, so daß dieser als Stromerzeuger arbeitet und elektrische Energie erzeugt. Bei anderen Betriebsbedingungen des

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Flugzeugs wird die hydraulische Pumpen-Motor-Vorrichtung durch den elektrischen Motor-Generator angetrieben, so daß die Vorrichtung als Pumpe arbeitet, um ein hydraulisches Medium unter Druck einer hydraulischen Einrichtung zuzuführen· Die Vorteile, die sich aus einer solchen Doppelfunktion der Vorrichtung ergeben, liegen auf der

Allgemein gesprochen kann jede Vorrichtung zum Umwamdeln hydraulischer .Druckenergie als Pumpe oder als Motor betrieben werden, was sich jeweils danach richtet, ob der Vorrichtung ein Druckmittel oder eine mechanische Bewegung zugeführt wird. Wenn eine Vorrichtung zum Umwamdeln hydraulischer Druckenergie der mit axial bewegbaren Kolben arbeitenden Bauart so konstruiert wird, daß sie beim Betrieb als Pumpe mit einem maximalen V/irkungsgrad arbeitet,läßt es sich jedoch bis jetzt nicht vermeiden, daß die Vorrichtung beim Betrieb als Motor mit einem relativ geringen vYirkungsgrad arbeitet. Das Gleiche gilt auch für den entgegengesetzten fall.

Insbesondere ist es bei einer Axialkolbenpumpe zweckmäßig, Mittel vorzusehen, um eine sogenannte Vorverdichtung des Mediums zu bewirken, jedoch ist die Verwendung solcher Mittel bei einem Axialkolbenmotor unzweckmäßig. Der Ausdruck "Vorver- , dichtung» bezeichnet hier das mechanische Aufbringen von x>ruck durch die Pumpe auf die hydraulische Flüssigkeit in jeder der Kolbenkammern bzw. der Zylinder, die erfolgt, wenn die Zylinder aus derjenigen Stellung, in welcher sie das größte Fassungsvermögen aufweisen, in die Stellung gebracht werden, bei welcher eine Verbindung zwischen den Zylindern und dem Auslaß bzw. der

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Förderseite der Pumpe hergestellt wird. Eine mit Vorverdichtungsmitteln ausgerüstete Axialkolbenpumpe zeigt bessere Betriebseigenschaften als eine nicht mit solchen Mitteln versehene Puape, doch wenn eine mit Vorverdichtungsmitteln ausgerüstete Pumpe als Motor betrieben wird, arbeitet sie infolge des Vorhandenseine der Vorverdichtungsmittel mit einem erheblich geringeren Wirkungsgrad als ein hydraulisches Aggregat, das für den Betrieb als Motor konstruiert wurde und daher nicht mit Vorverdichtungsmitteln versehen ist·

Ein Hauptziel der Erfindung besteht nunmehr darin, eine hydraulische Pumpen- und Motorvorrichtung vorzusehen, bei der eine Vorverdichtung des hydraulischen Mediums im Zylinder erfolgt, wenn die Vorrichtung als Pumpe betrieben wird, wobei die Vorrichtung jedoch ohne diese Vorverdichtung arbeitet, wenn sie als Motor betrieben wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer hydraulischen Pumpen- und Kotorvorrichtung mit Vorverdichtungseitteln, die automatisch immer dann zur Wirkung gebracht werden, wenn die Vorrichtung als Pumpe arbeitet, die jedoch automatisch wirkungslos gemacht werden, wenn das Aggregat als Motor betrieben wird.

Ferner sieht die Erfindung eine hydraulische Pumpen- und Motorvorrichtung vor, die sowohl als Pumpe wie auch als Motor mit einem höheren Wirkungsgrad und mit geringerer Geräuschentwicklung arbeitet.

Allgemein gesprochen sieht die Erfindung eine hydraulische Pumpen- und Uotorvorrichtung der Axialkolbenbauart vor, die

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einen Zylinderkörper umfaßt, welcher mehrere in Kolbenkammern angeordnete Kolben enthält, ferner eine Ventilfläche mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, die nacheinander in Verbindung mit den Kolbenkammern gebracht werden, wenn der Zylinderkörper gedreht wird, wobei die Ventilfläche mit Dichtungsflächen versehen ist, durch welche die benachbarten Enden der Kolbenkammern abgedichtet werden,.solange sie sich zwischen den Öffnungen befinden, eine Druckentlastungsöffnung, die in der Ventilfläche so angeordnet ist, daß sie mit den Kolbenkammera verbunden ist, wenn sich die Kolbenkammern aus ihrer Stellung für ein maximales Flüssigkeitsvolumen in Richtung auf den Auslaß bewegen, sowie Mittel einschließlich eines druckmittelbetätigten Ventils, durch welches die Druckentlastungsöffnung nur dann mit dem Auslaß verbunden wird, wenn die Vorrichtung als Motor arbeiten soll.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Ventilöffnungen in einer Platte einer hydraulischen Pumpern- und Motorrörrichtung der Axialkolbenbauart, die ait den erfindungegemäßen Mitteln versehen ist, wobei auch eine bevorzugte Form des Druckentlastungsventils sowie die Verbindungen zwischen diesem Ventil und den Einlaß, dem Auslaß und der ^ruckentlastungsöffnung dargestellt sind.

Pig. 2 ist eine teilweise als Längsschnitt gezeichnete Seitenansicht der arbeitenden Teile einer in bekannter Weise ausgebildeten hydraulischen Pumpen- und Motorvorrichtung mit

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Vorverdichtungsmitteln, wobei mau insbesondere die Ventilplatte, den Zylinderkörper, die Kolben, die Taumelscheibe und die Pumpenwelle erkennt.

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstäbe die Ventilplatte einer erfindungsgemäßen hydraulischen Pumpen- und Motorvorrichtung, wobei die bevorzugte Anordnung des Einlasses, des Auslasses und der Druckentlastungsöffnung dargestellt ist.

Pig· 4 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung eine typische Änderung des Kolbenkammerdrucks in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kolbenkammer bei einer hydraulischen Pumpen- und Motorvorrichtung nach Pig. 2 und 3, wenn diese als Pumpe betrieben wird·

Pig. 5 zeigt in einer graphischen Darstellung eine typische Änderung des Kolbenkammerdrucks als Punktion der Winkelstellung bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Pumpen- und Motorvorriohtung für den Pail, daß die Vorrichtung als Motor betrieben wird, wobei mit gestrichelten Linien der weitere Anstieg des Kolbenkammerdrucks angedeutet ist, der eintreten könnte, wenn während des betriebs der Vorrichtung als Motor eine Verdichtung bewirkt würde.

In Pig. 2 ist eine hydraulische Pumpen- und Motorvorrichtung mit ihren arbeitenden Teilen insgesamt mit 10 bezeichnet. Zu den arbeitenden Teilen gehört eine Ventilplatte 11 mit einer allgemein ebenen Ventil- und Lagerfläche 12, die an der Stirnfläche 13 des ZjElinderkörpers 14 angreift.

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Der Zylinderkörper 14 ist ait einer Antriebswelle 16 verbunden. Die Welle 16 ist auf geeignete rfeise mit einem hier nicht gezeigten elektrischen Motor-Generator verbunden, der dann, wenn die hydraulische Vorrichtung als Pumpe betrieben wird, die Welle 16 antreibt, um den Zylinderkörper 14 zu drehen, und der dann, wenn die Vorrichtung als Motor betrieben wird, durch die hydraulische Vorrichtung über die Welle 16 angetrieben wird. Sie Welle 16 ist in Lagern gelagert, die in das Pumpen- bzw. Motorgehäuse eingebaut sind. Da diese Lager von bekannter Konstruktion sein können, sind sie hier nicht dargestellt.

ϊ/ie in Mg. 2 mit gestrichelten Linien bei 17 angedeutet, ist der Zylinderkörper 14 mit mehreren Zylindern oder Kolbenkamnern versehen. Diese Zylinder erstrecken sich parallel zur Achse der Antriebswelle 16 und sind in gleichmäßigen rfinkelabständen um diese Achse verteilt· Eine Zylinderöffnung 18 in Porm eines gekrümmten Schlitzes erstreckt sich vom inneren Ende jedes Zylinders 17 zur Stirnfläche 13 des Zylinderkörpers. Diese Öffnungen 18 sind in Pig. 2 angedeutet, und in Pig. 3 ist eine der Öffnungen 18 auf der Ventilplatte 11 mit gestrichelten Linien dargestellt.

In jedem Zylinder 17 arbeitet ein hin- und herbewegbarer Kolben 21. Das äußere Ende jedes Kolbens 21, d.h. gemäß Fig. 2 * das rechte Ende, ist auf bekannte Weise mit einem Kolbenschuh 22 versehen, der auf dem End· des Kolbens allseitig beweglich gelagert ist. Jeder Kolbenschuh 22 besitzt eine ebene Fläche 23, die auf einer Nockenplatte 24 gleiten kann. Eine Niederhälteplatte 27, die auf der Nockenplatte 24 bei 29 drehbar gelagert

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ist, hält die Kolbenschuhe 23 in Anlage an der Nockenplatte.

Die "entilplatte 11 enthält Öffnungen, die intermittierend mit den Öffnungen 18 in Pore gekrümmter Schlitze in de« Zylinderkörper 14 in Verbindung gebracht werden, wenn sich der Zylinderkörper dreht· Die Ventilplatte 11 wird vorzugsweise durch eine gesonderte Platte gebildet, die an dem hier nicht gezeigten Pumpen- bzw. Motorgehäuse befestigt ist, doch könnte sie auch durch ein "ehäuseverschluSteil gebildet werden.

Eine bevorzugte Ausbildungsfora der ^ventilplatte 11 der erfindungaguaäfien hydraulischen Torrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Platte 11 hat eine allgemein kreisrunde Form und weist eine zentrale öffnung 31 auf» durch welche die Antriebswelle 16 hindurchragt· Die Ventil- und Lagerfläche 12 der Ventilplatte uafaßt einen ringförmigen inneren Lagerflächenabschnitt 32, einen alttieren, Bit Öffnungen versehenen Lagerflächenabschnitt 33 und einen äußeren Lagerflächenabschnitt 34$ die Abschnitte 32» 33 und 34 sind durch Hüten 36 und 37 voneinander getrennt. Radiale Muten 38 erstrecken sich über den inneren Lagerflächenabscnnitt 32 hinweg zwischen der zentralen Öffnung und der inneren Mut 36, und weitere radiale Nuten 39 verlaufen über den äußeren Lagerfläohenabschnitt 34 von der äußeren Nut . 37 «um äußeren Rand der »entilplatte 11.

In der aittleren Lagerfläche 33 der Ventilplatte 11 sind eine Einlaßöffnung 41 und eine Auslaßöffnung 42 ausgebildet. Die Einlaßöffnung 41 erstreckt sich durch die Ventilplatte, d.h. in die ^eichenebene von Fig. 3 hinein in Richtung auf eine

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Öffnung 43 auf der anderen Seite der Platte, während die Auslaßöffnung 42 nach hinten zu zwei Austrittsöffnungen 44, 44 verläuft·

Wenn sich der Zylinderkörper 14 dreht, werden die Kolben 21 in den Zylindern hin- und herbewegt, .da die Nockenplatte geneigt ist, und diese Bewegung führt zu einer einer Sinuskurve entsprechenden Änderung des Hauminhalts der Zylinder; da die Zylinder umlaufen, passiert nacheinander jeder Zylinder gemäß

(U.T.)
Pig. 1 und 3 eine Stellung BDO, bei der der betreffende Kolben

bis in seine äußerste Stellung zurückgezogen worden ist, so daß der Bauminhalt des Zylinders ein Maximum istj danach passiert

(O.T.)
jeder Zylinder eine Stellung TDC, bei welcher der Kolben in einem maximalen Ausmaß in den Zylinder eingeschoben ist, so daß das Zylindervolumen ein Minimum ist· Diese Stellungen sind um 180° gegeneinander versetzt.

In Fig. 2 i3t der obere Kolben in seiner unteren Totpunkt— stellung dargestellt, während der untere Kolben die obere Totpunktstellung einnimmt. Ferner zeigt Fig. 2 eine strichpunktierte

(U.T.-O.T.)
Linie BDC-TDC, die zwischen den Achsen der Kolben in der unteren

(U.T.-O.T.) bzw. der oberen Totpunktstellung verläuft. Die Linie BDC-TDC ist auch in Fig. 1 und 3 eingezeichnet, um die untere und die obere Totpunktstellung der Kolben gegenüber den verschiedenen Offnungen der Ventilplatte erkennbar zu machen.

Zwischen den einander benachbarten Enden der Einlaßöffnungen 41 und der Auslaßöffnungen 42 in der Ventilplatte sind

(O.T.) Dichtungsflächen 48 und 49 vorgesehen. Das mit TDC bezeichnete

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(υ τ —ο·τ·)

Ende der Linie BDC-TDC erstreckt sich Über die Dichtungsfläche

(U.T.)
48 hinweg, während sich das mit BDO bezeichnete Ende über die Dichtungsfläche 49 erstreckt, so daß die Enden dieser Linie die Öffnungen 41 und 42 nicht schneiden. Der Abstand zwischen dem

(U.T.) rechten Ende der Einlaßöffnung 41 und der Linie bei BDC ist gemäß Fig. 1 und 3 durch den mit B bezeichneten Kreisbogen

(U.T.) gegeben} der Abstand zwischen der Linie bei BDC und dem rechten

Ende der Auslaßöffnung 42 entspricht gemäß Fig,1 dem Kreisbogen

(O.T.) A. Entsprechend ist der Abstand zwischen der Linie TDC und dem

linken Ende der Einlaßöffnung 41 mit A bezeichnet, während der Abstand zwischen dem linken Ende der Auslaßöffnung 42 und der

(O.T.)
Linie bei TDC mit B bezeichnet ist.

Eine Druckentlastungsöffnung 51 ist in der mittleren Fläche 33 der Ventilpaltte 11 annähernd in der Mitte zwischen dem

(U.T.)
Ende BDC der Linie und dem rechten Ende der Auslaßöffnung 42

ausgebildet.

Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, ist die Druckentlastungsöffnung 51 mit einem druckmittelbetätigten Ventil 52 der Kolbenschieberbauart verbunden. Das Ventil 52 umfaßt ein Ventilgehäuse 53, das mit dem Gehäuse der Pumpen- und Motorvorrichtung aus einem Stück bestehen kann, und das mit einer Bohrung 54 versehen ist. In der Bohrung 54 ist ein Kolbenschieber 56 verschiebbar, der zwei durch einen Abstand getrennte Kolbenabschnitte oder Stege 57 und 58 trägt, zwischen denen eine Hingnut 59 vorgesehen ist. Am oberen und unteren Ende des Kolbenschiebers 56 können AnschlagvorSprünge 61 und 62 vorgesehen sein, um die Bewegung des Kolbenschiebers in der Bohrung 54 in beiden

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Richtungen zu begrenzen. Vorspannmittel, ζ,Β· eine Schraubenfeder 63, spannen den Kolbenschieber in Sichtung auf die in Mg. 1 gezeigte Stellung vor.

Die Druckentlastungsöffnung 51 der Ventilplatte ist durch eine Leitung 66 mit ,einer Öffnung 67 im Gehäuse 53 des Ventils 52 verbunden. Die Öffnung 67 ist durch den Steg 57 des Kolbenschiebers verschlossen, wenn der Kolbenschieber die in Pig. 1 gezeigte Stellung einnimmt. Der Kolbenschieber bewegt sich in diese Stellung, wenn die Kraft der Peder 63 die noch zu behandelnde Druckmittelkraft überschreitet, die auf die untere Stirnfläche des Stegs 58 aufgebracht wird. Eine weitere Öffnung 68, die in dem Ventilgehäuse 53 diametral gegenüber der Öffnung 67 vorgesehen sein kann, ist durch eine Leitung 69 mit der Auslaßöffnung 42 der Ventilplatte verbunden. Die Öffnung 68 wird durch den Steg 57 verschlossen, wenn sich der Kolbenschieber in seiner Stellung nach Fig. 1 befindet.

Eine dritte Öffnung 71 des Ventilgehäuses 53 führt zu der Kammer unterhalb des Stegs 58 und ist durch eine leitung 72 mit der Einlaßöffnung 42 der Vorrichtung verbunden. Die .Feuerkammer des Ventils 52, d.h. der über dem Steg 57 liegende Teil der Bohrung 54, ist über eine Öffnung 73 vorzugsweise mit einem hier nicht gezeigten Behälter für das hydraulische Medium ver- ' bunden.

v/enn das Aggregat als hydraulische Pumpe arbeitet, wird die Welle 16 durch den elektrischen Motor-Generator angetrieben, dem ein Strom zugeführt wird, so daß er als Kraftmaschine arbeitet, um den Zylinderkörper 14 gemäß Jig. 1 und 3 im ührzeiger-

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zu drehen. Wird der Zylinderkörper in dieser «eise abgetrieben, laufen natürlich die Zylinder 17 und die zugehörigen Öffnungen 18 in Form gekrümmter Schlitze ue die Achse der V/elle 16 um, und die öffnungen 18 werden nacheinander in Deckung mit den öffnungen der Ventilplatte 11 und den dazwischen liegenden Dichtungsflächen gebracht.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung geht am besten aus der ■Beschreibung eines vollständigen Arbeitsspiels eines der Zylinder 17, des zugehörigen Kolbens 21 und der Öffnung 18 an Hand von Fig. 3 hervor. In Pig. 3 ist eine Öffnung 18 in Form eines gekrümmten Schlitzes, die einem Zylinder 17 zugeordnet ist, auf der Ventilplatte 11 mit gestrichelten Linien in ihrer unteren Totpunktsteilung angedeutet, bei welcher die erwähnte Linie bei BDC die Öffnung 18 schneidet. Wenn sich die Öffnung 18 in dieser unteren .Totpunktsteilung befindet, ist die öffnung und damit auch der zugehörige Zylinder 17 gegenüber der Öffnung 41 abgedichtet, und der Zylinder befindet sinh in der Stellung für die maximale Verdrängung, d.h. das Passungsvermögen des Zylinders ist ein Maximum. Wenn sich der Zylinder 17 an diesem dem maximalen Zylindervolumen entsprechenden Punkt bzw. dem unteren Totpunkt vorbei bewegt, beginnt der mit dem Druckmittel gefüllte Kaum, sich zu verkleinern, doch wird das in diesen Raum eingeschlossene Medium erst dann freigegeben, wenn der Zylinder mit dem Hochdruckauslafl 42 in Verbindung kommt, denn die ^xeder hält den Kolbenschieber 56 in seiner Schließstellung, und es besteht keine Verbindung «wischen der Druckentlastungsöffnung 51 und dem Auslaß 42. Somit wird der Druck auf das Medium in dem

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Zylinder-erhöht, während der Zylinder aus der unteren Totpunktstellung in die Stellung gedreht wird, bei der die Vorderkante , 18A der Öffnung 18 beginnt, die Kante 42A des Auslasses 42 zu überlappen. Bei einer Pumpe wird die Winkelstrecke, die der

(U.T.) Abmessung A nahe der erwähnten Linie bei BDG entspricht, als der Vorverdichtungsbereich bezeichnet, denn das hydraulische Medium, das sich in dem Zylinder· befindet, während sich der Zylinder über diesen Bereich hinweg bewegt, wird einem Druck ausgesetzt, bevor die Öffnung 18 mit dem Auslaß 42 in Verbindung gebracht wird, und der sich von dem Auslaß 42 aus auf den Zylinder 17 auswirkende Druckstoß wird gemildert oder ganz vermieden.

Eine solche Vorverdichtung ist bei einer Pumpe erwünscht, denn sie trägt dazu bei, den Druck des hydraulischen Mediums in den Zylindern gegenüber dem Druck auszugleichen, der unter den vorstehend beschriebenen Belastungsbedingungen am Auslaß herrscht, so daß die starken kurzzeitigen Erhöhungen des Drucks des Mediums in den Zylindern verringert werden, was zu einer Abschwächung der mechanischen Stoßbeanspruchung der Teile der Pumpe und zu einer Verringerung des Betriebsgeräusches führt.

Das hydraulische Medium wird aus den Zylindern verdrängt, wenn sich der Hauminhalt der Zylinder weiter verkleinert, während sich die Zylinder über den Auslaß 42 hinweg in Richtung auf ihre obere Totpunktstellung bewegen. Eine unbedeutende weitere Zusammendrückung des hydraulischen Mediums, das in dem Zylinder verbleibt, kann erfolgen, wenn die Verbindung zwischen dem Zylinder und dem Auslaß 42 unterbrochen wird, bzw. wenn der

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Zylinder durch die Abdichtungszone 48 verschlossen wird, während er sich der erwähnten Linie an deren mit TDC bezeichneten Ende nähert. Befindet sich der Zylinder in seiner oberen Totpunktstellung, ist sein Rauminhalt ein Minimum, und sein Strömungsmittelinhalt steht unter einem hohen Druck, während der Zylinder die obere Totpunktstellung durchläuft, und während seine Öffnung 18 durch die Dichtungsfläche 48 geschlossen gehalten wird, wird der Bauminhalt des Zylinders etwas vergrößert, um den auf der Flüssigkeit in dem Zylinder lastenden Di'uok und die darauf zurückzuführende Beanspruchung der Pumpenteile allmählich zu verringern.

Wie schon erwähnt, ist eine Vorverdichtung des hydraulischen Mediums in den Zylindern vor dem Punkt, an welchen die Zylinder mit dem Auslaß in Verbindung gebracht werden, bei einer Pumpe erwünscht. Andererseits erweist sich eine Vorverdichtung eindeutig als nachteilig, wenn die Vorrichtung als Motor betrieben wird. Unter diesen Umständen wird Flüssigkeit dem Einlaß unter Druck zugeführt. Diese unter Druck stehende Flüssigkeit bewirkt, daß sich der Zylinderkörper in Richtung auf ein größer werdendes Zylindervolumen bzw. gemäß Fig. 1 und 5 im Uhrzeigersinne dreht. Da jedoch der Winkelabstand A größer ist als der Winkelabstand B würde das hydraulische Medium in den Zylindern zusammengedrückt, wenn eine Vorverdichtung stattfinden würde, und zwar auf einen -^ruck, der erheblich über dem niedrigen Druck am Auslaß 42 liegt, wenn sich die Zylinder diesem Auslaß nähern. Die Wirkung der Vorverdichtung auf den in den Zylindern bei einem Motor herrschenden Druck ist in Fig. 5 mit gestrichelten

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Linien angedeutet. Wenn die unter dem EinlaSdruck stehende Flüssigkeit in der Vorverdichtungszone weiter zusammengedrückt würde, könnte ihr Druck auf einen übermäßig hohen Wert steigen; gemäß Pig. 5 könnte dieser Druck z.B. von einem Einlaßdruck von etwa 200 atü zwischen der erwähnten Linie bei SDG (entsprechend der 180°-Stellung in Pig. 5) und dem Eingang zu dem Auslaß 42 (entsprechend einer Winkelstellung von etwa 205° in Fig. 6) auf etwa 400 atü oder darüber ansteigen. Solche übermäßig hohen Drücke, die sich beim Betrieb als Motor infolge der Vorverdichtung einstellen, würden nicht nur ein geräuschvolles Arbeiten des Motors verursachen, sondern sie könnten so hoch werden, daß der Motor beschädigt wird, oder daß mindestens eine übermäßige Abnutzung eintritt.

Gemäß der Erfindung werden die Vorverdichtungsmittel automatisch wirkungslos gemacht, wenn die Pumpen- und ilotorvorrichtung als Motor betrieben wird. Dies geschieht dadurch, daß das druckempfindliche Ventil 52 geöffnet wird. Y/enn das Aggregat als Motor betrieben wird, überschreitet der ^ruck am Einlaß 41 den Druck am Auslaß 42. Der an dem Einlaß 41 herrschende Druck wird über die leitung 72 zur Wirkung auf das untere Ende des Kolbenschiebers 56 gebracht, so daß der Kolbenschieber entgegen der Kraft der Jeäer 63 gemäß Fig. 1 nach oben bewegt wird, um über die leitungen 66 und 69 eine Verbindung zwischen der Vorverdichtungsöffnung 51 und dem Auslaß 42 herzustellen. Wenn das Vorveruichtungsventil auf diese V/eise geöffnet y/ird, gleicht sich der Druck an der Vorverdichtungsöffnung 51 mit dem Druck am Auslaß aus, so daß keine wesentliche Druckänderung oder

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Vorverdichtung eintritt. Hierbei werden die übermäßig hohen Drücke vermieden, die sich bei einer Vorverdichtung anderenfalls einstellen würden. Der Motor arbeitet ruhiger, die leckverluste an den Abdichtungsetellen verringern sich, und der ^verschleiß geht zurück. Man kann somit sagen, daß die Vorverdichtungsöffnung unter den beschriebenen Bedingungen dadurch vom Druck entlastet wird, daß sie mit dem Auslaß verbunden wird·

Das Vorverdichtungsventil 52 wird automatisch geschlossen, sobald das Aggregat als Pumpe betrieben wird, damit die Pumpe mit einer Vorverdichtung arbeitet» Unter diesen Umständen ist der Druck am Einlaß 42 niedriger als der -"ruck am Auslaß 42, und die i'eder 63 schließt das Vorverdichtungsventil 52, um die Vorverdichtungsöffnung 51 gegen den Auslaß 42 abzusperren, so daß infolge der Vorverdichtung eine Erhöhung des Druck zwischen diesen beiden öffnungen eintreten kann.

Die Vorverdichtungsöffnung 51 wird zweckmäßig in einem

(V.T.)

Abstand von der erwähnten Linie bei BDC angeordnet,, der annähernd dem Winkelabstand B entspricht, so daß der Druck an der Vorverdichtungsöffnung annähernd gleich dem Druck am Einlaß ist. Der Abstand der Vorverdichtungsöffnung 51 vom rechten Ende des Auslassee 42 soll vorzugsweise etwas größer sein als der Durchmesser der Bohrungen 18, so daß keine der Bohrungen 18 eine Verbindung zwischen den Auslaß und der Vorverdichtungsöffnung 51 herstellen kann, wenn sich eine solche Bohrung über die Dichtungszone 49 zwischen den beiden Öffnungen hinweg bewegt.

Es sei bemerkt, daß man schon vorhandene Pumpen- und

Mot(^vorrichtungen mit abnehmbaren Ventilplatten leicht mit

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einer Vorverdicntungsöffnung versehen kann, die gemäß den vorstehend behandelten Gesichtspunkten angeordnet ist, sowie mit einem Vorverdichtungsventil der beschriebenen Art, so daß es möglich ist, die Vorrichtung gemäß der Erfindung zu betreiben. :

Somit sieht die Erfindung eine verbesserte Pumpen- und Motorvorrichtung vor, die beim Betrieb alB Pumpe eine Vorverdmchtung des Strömungsmittels bewirkt, die jedoch beim Betrieb als Motor die Vorverdichtungsmittel automatisch wirkungslos macht. Mit anderen flor ten, die Erfindung sieht eine Pumpen*- und Motorvorrichtung vor, die sowohl beim Betrieb als Pumpe wie auch beim Betrieb als Motor mit einem maximalen Wirkungsgrad arbeitet.

Zwar wurde vorstehend eine bevorzugte Ausbildungeform der Erfindung beschrieben, doch sei bemerkt, daß man auch Ventile anderer Bauart verwenden könnte, um eine gesteuerte Verbindung zwischen der Vorverdichtungsöffnung und dem Auslaß herzustellen, wenn das Aggregat als Motor betrieben wird, und daß sich die Grundgedanken der Erfindung nicht nur bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel anwenden lassen, sondern auch bei weiteren in den Bereich der Erfindung fallenden Ausbildungsformen und Abwandlungen·

Patentansprüche: 009838/0173

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1J Pumpe bzw. Motor der Axialkolbenbauart mit einer Ventilfläche, in der in Abständen voneinander eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung münden, und einem mit der Ventilfläche zusammenwirkenden drehbaren Zylinderkörper, dessen Zylinder bei der Drehung nacheinander mit der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung an der Ventilfläche in Verbindung kommen, dadurch gekennzeichnet , daß bei Anordnung der Auslaßöffnung (42) in einer für den Betrieb als Pumpe günstigen Lage zwischen der Auslaßöffnung (42) und der dem unteren Totpunkt des Kolbens entsprechenden Winkelstellung (TJ.T.) jedes Zylinders (17) in der Ventilfläche eine Entlastungs öffnung (51) vorgesehen ist, die mit der Auslaßöffnung über ein Ventil (52) in Verbindung steht, das sich selbst tätig nur dann öffnet, wenn der Druck in der Einlaßöffnung (41) den Druck in der Auslaßöffnung übersteigt.

2. Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand der Entlastungsöffnung (51) von dem benachbarten Ende (42a) der Auslaßöffnung (42) annähernd gleich dem Abstand (B) des Endes der Einlaßöffnung (41) von der dem unteren Totpunkt des Kolbens entsprechenden Winkelstellung (U.T.) jedes Zylinders (17) ist.

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5. Pumpe bzw. Motor nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand der Entlastungsöffnung (51) Ton dem benachbarten Ende (42a) der Auslaßöffnung (42) annähernd gleich dem halben Abstand (B) des Endes (42a) der Auelaßöffnung (42) τοη der dem unteren Totpunkt des Kolbens entsprechenden Winkelstellung (U.T.) jedes Zylinders (17) ist.

4* Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventil (52) ein solches der Kolbenschieberbauart dient, dessen Schieber in der einen Richtung durch eine Feder (63) in Schließlage gehalten wird und in der anderen Richtung unter dem Druck in der Einlaßöffnung (4-1) steht.

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