DE1528489A1

DE1528489A1 - Hydraulische Radialkolbenmaschine,insbesondere Langsamlaeufermotor

Info

Publication number: DE1528489A1
Application number: DE19651528489
Authority: DE
Inventors: Heinrich Steiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-12-21
Filing date: 1965-12-21
Publication date: 1970-04-30

Description

Patentanwälte

Dipi.-ing. Walter Meissner Dipl.-ing. Herbert Tischer

BERLIN33CGrunewalcO, herbertstrasse 22 MÜNCHEN

Fernsprecher: 8 87 72 37 — Drahtwort: Invention Berlin A COQ /1 Q Q

Postscheckkonto: W. Meissner, Berlin-West 12282 I OcOlOv} Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank A.-G., Depka 36,

Berlln-Halensee, Kurfüretendamm 130 -, BERLIN 33 CGRUNEWALPp, den 21 . 12. 1965

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luannesmann-Oelmechanik GiHt)H, Mönchengladbach, Kheydter iätr.251

Hydraulische .Radialkolbenmaschine, insbesondere Langsamläufermotor

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Eadialkolbenmaschine, insbesondere in ihrer Anwendung als Langsamläufermotor, bei der in einem feststehenden Gehäuse mehrere radial zu einer zentral gelegenen Welle angeordnete, zur Welle hin offene Zylinder vorhanden sind, in die - vorzugsweise am Zylinderdeckel - je ein Kanal für die Betriebsflüssigkeit mündet und in denen ge ein von der Betriebsflüssigkeit beaufschlagbarer Arbeitskolben verschieblich angeordnet ist, der mit einer auf | der Welle- befestigten Kurven- bzw. Exzenterscheibe unmittelbar oder mittelbar zusammenwirkt, wodurch eine hin- und hergehende Bewegung des Arbeitskolbens in eine Drehbewegung der Welle umgewandelt wird, bzw. umgekehrt·

Bei Motoren dieser Art ist das Schluckvolumen je Umdrehung unveränderlich. Die Drehzahl hängt ab von dem pro Zeiteinheit , zugeführten Volumen der Betriebsflüssigkeit. Daher muss die dem Motor vorgeschaltete Pumpe für das Schluckvolumen des

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Motors bei maximaler Motordrehzahl ausgelegt sein.. Anlagen, bei denen mehrere Motoren mit unterschiedlich wechselnder Leistungsabgabe von einem Druckspeicher zu versorgen sind, erfordern einen Druckspeicher, der für den maximalen Druck und das maximale Schluckvolumen ausgelegt ist. Dieser Umstand führt zu grossen teueren Einheiten, deren Wirtschaftlichkeit meist unbefriedigend ist, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn mehrere Motoren für je einen Windenantrieb von einem Druckspeicher zu versorgen sind und die Hubleistungen der Winden wegen unterschiedlicher Last oder gar Leerhub des Lasthakens stark voneinander abweichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten hydraulischen Hadialkolbenmotoren unterschiedlichen Betriebsbedingungen anzupassen, und zwar durch wahlweise Veränderung des Schluckvolumens je Umdrehung. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass durch Umgestaltung der Zylinder und Arbeitskolben je Einheit zwei oder drei Hubräume geschaffen werden, die durch entsprechende Schaltung wahlweise von der Betriebsflüssigkeit beaufschlagt werden können, so dass der Motor mit verhältnisgleichem Drehmoment bzw. mit verhältnisgleicher Drehzahl betrieben werden kann.

Im einzelnen wird dies dadurch erreicht, dass in jeden Arbeitskolben vom Zylinderdeckel her ein feststehender Kern hineinragt, der kolbenartig ausgebildet ist und in einer zylindrischen Innenlauffläche des Arbeitskolbens gleitet,

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und dass weitere Kanäle und eine Schaltvorrichtung vorhanden sind, die es erlauben, die Betriebsflüssigkeit auf die gesamte oder auf !'eile der Arbeitskolbenflache einwirken zu lassen.

Der in den beweglichen Arbeitskolben hineinragende feststehende Kern kann als einfacher Tauchkolben ausgebildet sein, der einen an der Stirnfläche des Kernes in den zylindrischen KoI-benhohlraum mündenden Kanal aufweist„ Durch Zu- oder Abschalten der entsprechenden Kanäle ist es möglich, die Betriebs- Λ flüssigkeit entweder auf die ringförmige Stirnfläche des Arbeitskolbens oder auf die kreisförmige Bodenfläche des zylindrischen Kolbenhohlraumes oder auf beide Flächen belastend einwirken zu lassen«,

Der in den beweglichen Arbeitskolben hineinragende feststehende Kern kann auch mit einem scheibenförmigen Kopf als Differentialkolben ausgebildet sein, wobei der zylindrische Schaft des Kernes dem Durchmesser einer Bohrung im gehäuseseitigen Boden des Arbeitskolbens entspricht, und wobei ausser | einem an der Stirnfläche des scheibenförmigen Kopfes mündenden Kanal ein weiterer Kanal vorgesehen ist, der in unmittelbarer YicJae des scheibenförmigen Kopfes am Umfang des Schaftes in den ringförmigen Kolbenhohlraum mündet». Durch Zu- und Abschalten der entsprechenden Kanäle ist es möglich, di'e Betriebsflüssigkeit entweder auf die ringförmige äussere Stirnfläche des Arbeitskolbene oder auf die kreisförmige Bodenflüche des zylindrischen Kolbe-nhohlraumes belastend, aber : -

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auch auf die Stirnfläche des ringförmigen Kolbenhohlraumes entlastend einwirken zu lassen.

Die Maschine ist mit einem in Umfangsrichtung schrittweise verschiebbaren Schaltring versehen, der Eingkanäle, Durchtritt sbohrungen und Steuernuten aufweist und zwischen zwei konzentrischen Flächen gelagert ist, in denen für jeden Zylinder der von der Steuerung kommende Kanal, die zu den Arbeitsräumen (Zylinderhohlraum und Kolbenhohlräume) führenden Kanäle, sowie mindestens ein zu einem Ausgleichsraum führender Kanal münden. Je nach der Stellung des Schaltringes ist der von der Steuerung kommende Kanal mit einem oder mehreren der Arbeitsräume verbunden, während jeweils die nicht beaufschlagten Arheitsräume mit dem Ausgleichsraum verbunden sind.

Als Schaltflächenpaar des Schaltringes aind vorzugsweise die äussere und die innere zylindermantelförmige ü'läche zu wählen, doch können stattdessen auch die Stirnflächen des Schaltringes als Schaltflächen ausgebildet sein.

Der Schaltring soll vorzugsweise in einer ringförmigen Aussparung des Gehäuses gelagert sein, doch ist auch eine Unterbringung getrennt vom Gehäuse möglich. Vorteilhofterweise wird man den Hing so anordnen, dass er axial ausbaufähig ist.

Der schrittweisen Verstellung des Schaltringes dient vorzugsweise eine hydraulische Verstelleinrichtung, die jedoch auch

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durch eine mechanische, pneumatische oder elektrische ersetzt werden kann; auch eine kombinierte Ausführung ist denkbar.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, dargestellt in den Abb. 1 bis 9» näher erläutert.

Dabei zeigt:

Abbο 1 Radialkolbenmotor mit fünf Zylindern in Ansicht,

i Abb« 2 Schnitt durch den Motor entsprechend Linie AB ^

in Abb. 1,

Abbο 3 Detail einer Variante zu Abb. 2, Abb. 4 Schnitt durch den Schaltring und Abwicklung in

Stellung f,
Abb. 5 Schnitt durch den Schaltring und Abwicklung in

Stellung g,
Abb. 6 Schnitt durch den Schaltring und Abwicklung in

Stellung h,
Abb. 7 Schnitt durch den Schaltring und Abwicklung in J

Stellung i,
Abb. 8 Schnitt durch den Schaltring und Abwicklung in

Stellung k,
Abb. 9 Schnitt durch den Schaltring und Abwicklung in Stellung 1.

Im einzelnen zeigt die Abb. 1 die Ansicht eines hydraulischen Hadialkolbenmotora von der Steuerungsseitθ her, während Abb. 2 einen Längsschnitt durch, den gleichen Motor zeigt.

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In einem feststehenden Gehäuse 1 sind fünf radial zu einer zentral gelegenen Welle 2 angeordnete Zylinder 3 "vorgesehen. Die -Zylinder, in denen je ein hohler Arbeitskolben 4 gleitet, sind zur Welle hin offen und an der Aussenseite durch je einen abnehmbaren Zylinderdeckel 5 verschlossen. Auf der Abtriebswelle 2 ist eine Exzenterscheibe 6 befestigt, über die der geradlinige Hub der Arbeitskolben in eine Drehbewegung der Welle umgewandelt wird. In diesem Ausführungsbeispiel stützen sich die Arbeitskolben auf einen Eing, der mittels Wälzlager auf der Exzenterscheibe gleitet. In jeden der Arbeitskolben ragt vom Zylinderdeckel 5 her ein feststehender Kern 7 hinein, der kolbenartig ausgebildet ist und in einer zylindrischen Innenlauffläche des Arbeitskolbens gleitet. In dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 1 und 2 ist der Kern 7 als Differentialkolben ausgebildet mit einem Scheibenkolbenkopf 7b an einem Schaft 7a, der in einer Bohrung entsprechenden Durchmessers im gehäuseseitigen Boden 4a des Arbeitskolbens 4 gleitet. Auf -diese Weise sind für jede Zylindereinheit drei Arbeitsräume geschaffen:

ein ringförmiger Zylinderhohlraum a, ein zylindrischer Kolbenhohlraum b, ein ringförmiger Kolbenhohlraum c.

In jeden der Arbeitsräume a, b, c mündet ein Kanal, der der Zu- und Abführung der Betriebsflüssigkeit dient. Eine Schalt vorrichtung in Form eines in einer Ringnut des Gehäuses 1 ver-

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schiebIiah. gelagerten Schaltringes 8 erlaubt es, wahlweise die Arbeitsräume a und b einzeln, gemeinsam und gemeinsam mit dem Arbeitsraum c hydraulisch zu beaufschlagen.

Je nach Stellung des Schaltringes 8 sind folgende Arbeitsräume beaufschlagt: a + b;a + b-c;a--c;a;b;b-c. Das sind sechs Schaltstufen, die jeweils ein bestimmtes Schluckvolumen je Umdrehung der Motorwelle bedeuten. Durch geeignete Dimensionierung der Durchmesser der Arbeitsräume lassen sich gewünschte Verhältnisse zwischen den Drehzahlen bei gleichbleibendem Flüssigkeitsstrom,aber verschiedenen Schaltstufen, erreichen.

Die Reihenfolge der Schaltstufen bei Weiterschaltung des Schaltringes 8 um je einen Schritt, wobei jeweils eine der Marken f; g; h; i; k; 1 auf dem Schaltring mit einer festen Marke auf dem Gehäuse in Übereinstimmung gebracht werden muss, richtet sich nach Anordnung der Durchtrittsöffnungen und Steuernuten im Schaltring. ■

Die einzelnen Zylindereinheiten werden in bekannter Weise über eine (nicht dargestellte) zentrale Steuerung 9j die im Gehäuse 1 untergebracht ist, mit Betriebsflüssigkeit versorgt. Dabei gelangt die Betriebsflüssigkeit jeweils Von der Steuerung 9 über einen Kanal 10 bis an den Schaltring 8. 'Etwa radial verlaufende Durchtrittsbohrungen 11 des Schaltringes 8, die an der Innenflache des Ringes in Steuernuten

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und an der Aussenfläche des Hinges in Steuernuten IJa und 13b münden, bilden je nach der Stellung des Schaltringes eine Strömungsverbindung zu den Kanälen 14-, 15 und 16, die je in einen der drei Arbeitsräume a, b, c münden.

In Stellung f des Schaltringes, dargestellt durch die Abb. 4-, gelangt die Betriebsflüssigkeit über die Kanäle 10 - 12 - lla-IJa - 14 in den Zylinderhohlraum a und über die Kanäle ) 10 - 12 - 11a - IJa - 15 in den Kolbenhohlraum b.· Der Kolbenhohlraum c ist über die Kanäle 16 - 19a - 18a - 17 - 20 - 21 mit dem Ausgleichsraum 22 verbunden.

In Stellung g des Schaltringes, dargestellt durch die Abb.5, gelangt die Betriebsflüssigkeit über die Kanäle 10 - 12 - lla-13a - 14- in den Zylinder hohlraum a, über die Kanäle 10 -12 11a - 13a - 15 in den Kolbenhohlraum b und über die Kanäle 10 - 12 - 11a - 13a - 16 in den Kolbenhohlraum c. Es besteht keine Verbindung zum Ausgleichsraum.

In Stellung h des Schaltringes, dargestellt durch die Abb.6, gelangt die Betriebsflüssigkeit über die Kanäle 10 - 12 - 11a 13a - 14- in den Zylinderhohlraum a und über die Kanäle 10 - 12-11a - 13a - 16 in den Kolbenhohlraum c. Der Kolbenhohlraum b ist über die Kanäle 15 - 19d - 18b - 17 - 20 -21 mit dem Ausgleichsraum 22 verbunden.

In Stellung i des Schaltringes, dargestellt durch die Abb.7, gelangt die Betriebsflüssigkeit über die Kanäle 10 - 12 - lla-

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13a - 14 in den Zylinderhohlraum a. Der Kolbenhohlraum b ist über die Kanäle 15 - 19g - 18c - 17 - 20 - 21, und der Kolbenhohlraum c ist über die Kanäle 16 - 19c - 18b - 17 -20 - 21 mit dem Ausgleichsraum 22 verbunden.

In Stellung k des Schaltringes, dargestellt durch die Abb 8, gelangt die Betriebsflüssigkeit über die Kanäle 10 - 12 - llb-13b - 15 zum Kolbenhohlraum b. Der Zylinderhohlraum a ist über die Kanäle 14 - 19b - 18b - 17 - 20 - 21, und der Kolben- J hohlraum c ist über die Kanäle 16 - 19f - 18c - 17 - 20 - 21 mit dem Ausgleichsraum 22 verbunden.

In Stellung 1 des Schaltringes, dargestellt durch die Abb.9» gelangt die Betriebsflüssigkeit über die Kanäle 10 - 12 - lib 13 b - 15 zum Kolbenhohlraum b und über die Kanäle 10 - 12 lib - 13b - 16 zum Kolbenhohlraum c. Der Zylinderhohlraum a ist über die Kanäle 14 - 19e - 18c -17-20-2} mit dem Ausgleichsraum 22 verbunden.

Die Abb. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel^ait dem drei Schaltstufen des Schaltringes 8' einstellbar sind. Je nach Stellung des Schaltringes sind die Arbeitsräume a¹; b¹ oder a¹ + b' beaufschlagt. An die Stelle des vorhergenannten Differentialkolbens mit einem scheibenförmigen Kopf 7b an einem Schaft 7a tritt hier ein Tauchkolben 7b' an einem Schaft 7a^f. Sämtliche Betriebsmittelkanäle sind der verminderten Zahl der Arbeitsräume angepasst.

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Die Erfindung erstreckt sich, auch auf derartige hydraulische Hadialkorbenmaschinen in ihrer Anwendung als Pumpe.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche:

l) Hydraulische EadiaikoIbenmaschine, insbesondere Langsamläufermotor, bei der in einem feststehenden Gehäuse mehrere radial zu einer zentral gelegenen Welle angeordnete, zur vVelle hin offene Zylinder vorhanden sind, in die - vorzugsweise am Zylinderdeckel - je ein Kanal für die Betriebsflüssigkeit mündet, und in denen je ein von der Betriebsflüssigkeit beaufschlagbarer Arbeitskolben verschieblich angeordnet ist, der mit einer auf der Welle befestigten Kurven- bzw. Exzenterscheibe unmittelbar oder mittelbar zusammenwirkt, wodurch eine hin- und hergehende Bewegung des Arbeitskolbens in eine Drehbewegung der Welle umgewandelt wird, bzw. umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden Arbeitskolben (4,4') vom Zylinderdeckel (5,5') her ein feststehender Kern (.7>7^{) hineinragt, der kolbenartig ausgebildet ist und in einer zylindrischen Innenlauffläche des Arbeitskolbens gleitet, und dassweitere Kanäle und eine Schaltvorrichtung vorhanden sind, die es erlauben, die Betriebsflüssigkeit auf die gesamte oder auf Teile der Arbeitskolbenfläche belastend bzw. auch belastend und zum Teil entlastend einwirken zu lassen.
2. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der jeweils in den beweglichen Arbeitskolben (4··) hineinragende feststehende Kern (7¹) als einfacher

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Tauchkolben ausgebildet ist -und einen an seiner Stirnfläche mündenden Kanal (15') aufweist,
3, Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils in den beweglichen Arbeitskolben (4) hineinragende feststehende Kern (7) als Differentialkolben ausgebildet ist, wobei der zylindrische Schaft (7a) des Kernes dem Durchmesser einer Bohrung im gehäuseseitigen Boden (4a) des Arbeitskolbens (4) entspricht, und wobei ausser einem an der Kernstirnfläche mündenden Kanal (15) ein weiterer Kanal (16) vorgesehen ist, der in unmittelbarer Nähe des Scheibenkolbenkopfes (7b) am Umfang des Schaftes (7a) mündet.
4. Radialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3j gekennzeichnet durch einen in Umfangsrichtung schrittweise verschiebbaren Schaltring (8,8'), der mit Kingkanälen (17a,17b), Durchtrittsbohrungen (11a,lib) und Steuernuten (12,13) versehen ist und zwischen zwei konzentrischen - vorzugsweise die Form eines Zylindermantels aufweisenden - Flächen gelagert ist, in denen für jeden Zylinder der von der Steuerung (9) kommende Kanal (10), die zum Zylinderhohlraum (a bzw. a¹) und zu den Kolbenhohlräumen (b und c) bzw. (b¹) führenden Kanäle (14 bzw. 14', 15 bzw. 15' und 16), sowie mindestens ein zu einem Ausgleichsraum (22) führender Kanal (21) münden, wobei je nach der Stellung des Schaltringes der Kanal (10) über die

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Kanäle (14 bzw. 14', 15 "bzw. 15'j 16) mit einem oder mehreren der Arbeitsräume (a bzw. a¹, b bzw. b' und c) verbunden ist, und die nicht beaufschlagten Arbeitsräume mit· dem Ausgleichsraum (22) verbunden sind,
5. xiadialkolbenmaschlne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (8) in einer ringförmigen Aussparung des Gehäuses (1) gelagert ist.

6» iiadialkolbenmaschine nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (8) axial ausbaufähig ist.

7· Radialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine hydraulische Verstellvorrichtung für den Schaltring (8).

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