DE1653443A1 - Umsteuerbare hydraulische Pumpe und/oder hydraulischer Motor - Google Patents

Description

Gw 1862

26. 11. 1969

Patentanmeldung (Neufassung)

der Firma

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4628 AltlUnen

Umsteuerbare hydraulische Pumpe und/oder hydraulischer Motor

Die Erfindung betrifft eine umsteuerbare hydraulische Pumpe und/oder einen hydraulischen Motor für den Betrieb als Langsamläufer.

Es wurde festgestellt, daß beim Umsteuern derartiger Maschinen, insbesondere bei Gegendruck, sehr hohe Reibungskräfte auftreten, die u. U. ein Umsteuern verhindern. Diese Kräfte ergeben sich dadurch, daß der Kolben, auf den beim Stillstand auf Grund des Arbeitsdrucks der Flüssigkeit die größte Kraft einwirkt, einseitig an der Zylinderwand anliegt, Die auf die Arbeitsfläche des Kolbens wirkende Kraft teilt sich in die Komponente in Richtung der Kolbenachse sowie in eine senkrecht zur Reibungsfläche zwischen Zylinder und Kolben wirkende Komponente, die in der Bewegungsebene der Pleuelstange liegt. Diese letztere Kraft bewirkt ein Herauspressen des Sohmierfilms, umsomehr je größer sie ist. Sie ist mithin beim Stillstand unter Last am größten, wobei der Schmierfilm am dünnsten und u. U. ganz verdrängt ist. Letzteres ist die Ursache für die reine Festkörperreibung, die in diesem Zustand ihr Maximum erreicht. Der Fall völliger Trockenreibung dürfte allerdings kaum vorkommen, da immer noch adsorbierte Fremdschichten an den Reibflächen vorhanden sein dürften.

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\ lOUB Unterlagen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 dee Änderunosgee. ν. 4. 9.19871

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Aufgabe der Erfindung ist es, Maschinen der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Kolben während des Stillstandes hydrostatisch entlastet, d. h. von der Zylinderwand unter Bildung eines Schmierfilms abgehoben wird.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Druckentlastungs-. einrichtungen an Axialkolbenpumpen anzubringen, um die hohen Druckkräfte übertragen zu können, die zwischen der Taumelscheibe und den Gleitschuhen an den Kolbenköpfen auftreten. Hierbei handelt es sich jedoch um die Verringerung der Reibung zwischen gelenkig miteinander verbundenen, Schub- und.Zugkräfte übertragenden Maschinenteilen. Das Problem der Reibung zwischen Kolben und Zylinder, welches sich auf Grund der beim Stillstand vom Kolben aus« geübten Querkräfte ergibt, wurde bisher nicht erkannt.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in bei hydraulischen Meßkolben an sich bekannter Weise die Arbeitsflüssigkeit über Kanäle oder dergl. von der Arbeitsfläche des Kolbens in Räume zwischen der Mantelfläche des Kolbens und der Innenmantelfläche des Zylinders leitbar ist, und dies über von seiner Arbeitsfläche ausgehende Bohrungen und entsprechende Querbohrungen zur Kolbenaußenwand in dem Bereich der Bewegungsebene der Pleuelstangen so erfolgt, daß die Querbohrungen zwischen den Kolbenringen an der Kolbenaußenwand münden.

Zum Nachweis der hohen Reibung beim Anlaufvorgang wurde βίο
ne bei 140 kp/cm blockierte Radialkolbenpumpe durch ein Zusatzpumpenaggregat mit Drucköl beaufschlagt. Trotz einer Erhöhung des Druckes um 110 kp/cm wurde kein Gegendrehen erreicht, d. h. die Pumpe wurde nicht zum Motor. Das Drehmoment an der Pumpenwelle blieb konstant.

Daraufhin wurde bei der gleichen Pumpe in den Kolben von der Kolbendruckflache aus parallel zur Kolbenmantellinie ein Sackloch gebohrt und dieses von der Kolbenmanteil^*ehe zwischen den Kolbenringen in der Drehrichtungsebene, d. h.

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BAD ORIGINAL

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entlang der Linie, an welcher der Kolben im Zylinder anliegt und die in der Bewegungsebene der Pleuelstange liegt, angebohrt. Der Kolben muß im Stillstand (Zustand η = 0 min " ) bei voller Last von der Zylinderwand abheben, da im Hochdruckraum das Öl zu diesem Zeitpunkt seinen Maximaldruck erreicht.

Der Kolben wird somit auf Grund des hydrostatischen Druckes, der sich über die Bohrungen zwischen Kolbenaußenmantel und Zylinderinnenmantel auswirken kann, hydrostatisch entlastet, und es bildet sich wieder ein Schmierfilm aus.

Die Richtigkeit dieser Annahme wurde durch einen Versuch

bestätigt; bereits bei 180 kp/cm gelang das Gegendrehen. Es hatte sich also eine Oberkompensation ergeben und die Pumpe drehte sieh in entgegengesetzter Richtung; sie wurde also zum Motor.

Zum Beweis dafür, daß das Versuchsergebnis nicht auf einem Zufall beruhte, wurden nur zwei Zylinder einer Fünf-Zylinderpumpe mit derartigen Bohrungen versehen. Da bei der Steuerung der Pumpe durch den Steuerschieber immer zwei Kolben wirksam sind (z. B. Ansaugen oder Auspressen), bestehen die folgenden drei Möglichkeiten:

1. Beide angebohrten Kolben sind im Arbeitstakt. 2

2. Nur ein angebohrter Kolben ist im Arbeitstakt. 1

3. Kein angebohrter Kolben ist im Arbeitstakt. 0

Bei den häufig wiederholten Versuchen zeigte sich, daß eine Überkompensation nur möglich war, wenn mindestens einer der beiden angebohrten Kolben im Arbeitstakt war (bei 180 kp/cm ); anderenfalls konnte ein Gegendrehen nicht erreicht werden.

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Das beweist den großen Einfluß der Reibung zwischen Zylinder und Kolbenmantel beim Anfahren oder beim Umsteuern in Gegendrehrichtung unter Last insbesondere von langsam laufenden Maschinen.

Zwar erhöht die hydrostatische Entlastung der Kolben den Leckö'lstrom, so daß eine Verringerung des volumetrischen Wirkungsgrades /·£ ν eintritt. Es ist andererseits jedoch nur eine Präge von quantitativen Untersuchungen - wobei es auf die Anzahl, den Durchmesser unddie Lage der Bohrungen ankommt - um das Optimum zwischen der Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades yj ν und der Ver4

besserung des hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrades 4?hm zu finden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt. Ein Kolben 1 ist mit drei Ringnuten 2 zur Aufnahme von Kolbenringen ausgestattet. Von der Arbeitsfläche j5 des Kolbens ausgehend, ist eine Sackbohrung 4 parallel zum Kolbenmantel angeordnet. Die Bohrung 4 steht über Querbohrungen 5 mit der Kolbenaußenseite in Verbindung. Die außenliegenden Mündungen der Bohrungen 5 befinden sich in den zwischen den Nuten 2 stehengebliebenen Ringrippen. Sowohl die Bohrung 4 als auch die Bohrungen 5 liegen in der Bewegungsebene der (nicht gezeigten) Pleuelstange und befinden sich daher in dem Bereich, mit dem sich die Kolbenaußenseite beim Stillstand der Maschine dicht an die Zylinderinnenwand anlegt.

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Claims (4)

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■Patentansprüche

Umsteuerbare, hydraulische Pumpe und/oder hydraulischer ■ Motor für den Betrieb als Langsamläufer, mit radial zur Exzenterwelle angeordneten Kolben und zu den Zylindermittelachsen winkelbewegliche Pleuel, dadurch gekennzeichnet, daß in bei hydraulischen Meßkolben an sich bekannter Weise die Arbeitsflüssigkeit über Kanäle (4) oder dergl. von der Arbeitsfläche (3) des Kolbens (1) in Räume zwischen der Mantelfläche des Kolbens und der Innenmantelfläche des Zylinders leitbar ist, und dies über von seiner Arbeitsfläche (3) ausgehende Bohrun·. gen (4) und entsprechende Querbohrungen (5) zur Kolbenaussenwand in dem Bereich der Bewegungsebene der Pleuelstangen so erfolgt, daß die Querbohrungen (5) zwischen den Kolbenringen (2) an der Kolbenaußenwand münden.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) eine von seiner Arbeitsfläche (3) ausgehende Bohrung (4) aufweist, von der vorzugsweise mehrere Querbohrungen (5) zur Kolbenaußenwand führen.

3. Pumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet , daß die Bohrung (4) und die Querbohrungen (5) in der Bewegungsebene der Pleuelstange angeordnet sind.

4. Pumpe nach den Ansprüchen 1 - 3# dadurch g e kennzeiehnet , daß die Querbohrungen (5) zwischen den Ringnuten (2) an der Kolbenaußenwand münden.

* '-US Unterlagen (Art. 7 S t Al... - Μ." I Γ, I - 3 Λ» ÄncJomngsges. v. 4. 9.1967)

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