DE1703590A1

DE1703590A1 - Mit einer Pleuelstange verbundener Kolben fuer langsam laufende hydrostatische Motore

Info

Publication number: DE1703590A1
Application number: DE19681703590
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1968-06-14
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1972-01-27
Also published as: GB1206383A; FR2010854A1

Description

Gw. 1991 12„6.1968

Pat en t a η m e 1 dung

der Firma ■

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4628 Wethmar / Post Lünen

Mit einer Pleuelstange verbundener Kolben für langsam laufende hydrostatische Motore

Die Erfindung betrifft einen mit einer Pleuelstange verbundenen Kolben für langsam laufende hydrostatische Motore, insbesondere für den Antrieb von Bergbau-Gewinnungsmaschinen und Förderern.

Es hat sich gezeigt, dass sich bei langsam laufenden hydrostatischen Motoren, insbesondere wenn sie mit Drehzahlen zwischen O und 10 U/min laufen, auf Grund der von der Pleuelstange übertragenen Seitenkräfte außerordentlich hohe Reibungen zwischen Kolben und Zylinderbahn ergeben. Unter der Wirkung dieser hohen, M in Querrichtung des Kolbens wirkenden Kräfte sucht sich der Kolben zu kanten, flach einiger Betriebszeit ergibt sich an den etwa in der Bewegungsebene des Pleuels befindlichen, einander gegenüberliegenden Kolben- und Zylinderwänden erheblicher Verschleiß und damit ein Abfall des Wirkungsgrades.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kolben der genannten Art so auszubilden, dass die durch die Seitenkraft des Pleuels belasteten Kolbenflächen entlastet werden, NachdieM der Erfindung zu ÜKpinde liegenden Gedanken wird diese Entlastung dadurch herbeigeführt, dass zu den Zeitpunkten, zu denen die Seitenkräfte ein Höchstmaß erreichen, ein Polster aus DruckÖl erzeugt wird* Die durch die Erfindung vorgeschlagene Iosung der Aufgabe besteht

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darin, dass der mit der Pleuelstange fest verbundene Kolbenbolzen mit Druckölkanälen versehen ist, die während der größten seitlichen Auslenkungen der Pleuelstange aus der senkrechten Mittelebene des Kolbens eine Verbindung zwischen der Kolbenoberseite und der der Auslenkrichtung der Pleuelstange jeweils entgegengesetzten Kolbenseitenfläche herstellen. Hierdurch kann die den Kolben bewegende Druckflüssigkeit kurzzeitig durch die genannten Kanäle an die dem hohen Seitendruck ausgesetzte Kolbenseitenfläche gelangen und dort eine entsprechende Entlastung erzeugen. Da die Zuleitung der Druckflüssigkeit, die von der Treibflüssigkeit abgezweigt wird, jeweils nur zum Zeitpunkt des Auftretens der höchsten Seitenkraft erfolgt, wird der volumetrische Wirkungsgrad des hydrostatischen Motors nur kaum merkbar verschlechtert.

Die Steuerung für die kurzzeitige Druckflüssigkeitszufuhr zu den tautekbelasteten Kolbenseitenflächen erfolgt mit Hilfe des Kolben und Pleuelstange verbindenden Kolbenbolzens, der sich in Abhängigkeit vom Neigungswinkel des Pleuels im Kolben hin und her dreht und es dadurch ermöglicht, die Kolben dann jeweils im richtigen Augenblick, nämlich bei der größten Schrägstellung des Pleuels, mit Druckflüssigkeit zu beaufschlagen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Kolben einen von seiner Oberseite zum Kolbenbolzen führenden Kanal aufweist, dass an dem unter diesem Kanal liegenden Teil des Kolbenbolzens eine in dessen Umfangsrichtung verlaufende Nut angeordnet ist, die mindestens ein dem Zentriwinkel der größten Auslenkungen der Pleuelstange aus der senkrechten Mittelebene des Kolbens nach beiden Seiten entsprechende Bogenlänge hat, dass von dieser lut zwei zueiijuuUer gegenüberliegenden Seiten des Kolbenbolzene führende, im Kolbenbolzen liegende Kanäle ausgehen und dass von den Stellen, die die Mündungen dieser Kanäle in den beiden Stellungen, der größten Auslenkung der Pleuelstange aus der senkrechten Mittelebene des Kolbens einnehnen, im Kolben angeordnete Kanäle zur Kolbenätißenseite führen* wobei die Mündungen dieser Kanäle einander diametral gegenüber und in der senkrechten Mittelebene des Kolbens angeordnet sind* figf mit den Kanälen versehene Kolbenbolzen wirkt

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somit nach Art eines Dreiwegehahns, der jeweils nur am Ende seiner Verstellbewegungen Druckflüssigkeit, die sichvor der Kolbenoberseite "befindet, an die dem Seitendruck ausgesetzten Zylinderinnenflächen- leitet. "

Damit die Dauer des Druckflüssigkeitszutritts zu den durch die Seitenkräfte belasteten Stellen in einer längeren Zeitspanne erfolgt, als der Kolbenbolzen beijler Umkehr seiner Drehbewegungsrichtung stillsteht, sind nach einem: weiteren Vorschlag der Erfindung an den Mündungen der durch den Kolbenbolzen führenden Kanäle kurze, in ümfangsrichtung des Bolzens verlaufende Hüten ™ am Kolbenbolzen angeordnet.

Zweckmäßig ist es, den von der Kolbenoberseite zum Kolbenbolzen führenden Kanal und die daran anschließenden, im Kolbenbolzen angeordneten Kanäle seitlich des den Kolbenbolzen umgreifenden Teils der Pleuelstange anzuordnen und die durch den Kolben zu dessan Seitenflächen führenden Kanäle auf zum Kolbenquerschnitt sehnenbildenden Linien verlaufen zu lassen. Hierdurch vereinfacht sich die Fertigung des erfindungsgemäßen Kolbens.

Damit sich der durch die zu bestimmten Augenblicken zugeführte Druckflüssigkeit ergebende Entlastungsdruck in der gewünschten M Weise auswirken kann, sind vorteilhaft die an den Kolbenaußenflächen endenden Kanäle an ihren Mündungen im Querschnitt vergrößert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Abbildungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den erfindungsgemäßen Kolben,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch den Kolben nach Fig. 1 und :■■--·,....-. .

Fig. 3 einen gegenüber^ig. t um 90° gedrehten senkrechten Schnitt durchs- "-"■ ■

Der in Fig. 1 dargestellte Kolben ist in der Darstellung in einer zur Achse des Kolbenbolzens 3 senkrechten Ebene geschnitten dargestellt. Der Kolbenbolzen 3 ist, wie bei 2 angedeutet, in üblicher Weise fest mit einer Pleuelstange verbunden.

Von der Oberseite des Kolbens 1 führt ein Kanal 4 bis zum Kolbenbolzen 3. In Flucht mit der unteren Mündung des Kanals 4 ist an der Außenseite und im Umfängsrichtung des,Kolbenbolzens 3 eine !Tut 5 angeordnet, die sich über einen Kreisbogenabschnitt erstreckt, der der Bogenlänge des größten Auslenkungswinkels Z der Pleuelstange 2 entspricht. Vom mittleren Teil der in Umfängsrichtung verlaufenden Nut 5 geht ein Kanal bis zur Längsachse des Kolbenbolzens 3. Von dem unteren Ende des Kanals 6 gehen nach einander entgegengesetzten Seiten Kanäle 7 und 8 aus, die auf einander gegenüberliegenden Seiten am Außenumfang des Bolzens 3 enden* An den Mündungen der Öffnungen 7 und 8 sind kurze, in Umfangerichtung des Bolzens 3 verlaufende Nuten 9 und 10 vorgesehen.

Von der Stelle' aus, die die Mündung des Kanals 8 bei der größten seitlichen Auslenkung des Pleuels 2 nach links, wie in Fig. 1 dargestellt, einnimmt, führt ein im Kolben 1 angeordneter Kanal 12 zur seitlichen Außenfläche des Kolbens und endet dort mit einer.vergrößer ten Mündung 14.

In entsprechender Weise ist auf der gegenüberliegenden Kolbenseite ein Kanal 11 im Kolben 1 vorgesehen, dessen innenliegendes Ende sich an der Stelle befindet, die die Mündung 9 des Kanals 7 bei der größten Auslenkung des Pleuels 2 nach der in Fig. 1 rechten Seite einnimmt. Auch dieser Kanal 11 führt zur Außenseite des Kolbens, an der er, diametral Ä«r Mündung 14 gegenüber, bei 13 endet.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kolbens ergibt sich aus Fig. 1. Wenn die Pleuelstange 2 ihre au; der senkrechten Mittelebene E des Kolbens am weitesten nach links ausgelenkte Lage einnimmt, wie dargestellt, und dadurch die in der Zeichnung rechts befind- '' liehe Kolbenseitenfläche am stärksten durch die auf Grund der Schrägstellung des Pleuels erzeugten Seitenkraft belastet ist, ge-

— ρ —

langt Druckflüssigkeit von der Kolbenoberseite durch den Kanal 4, die Nut. 5» den Kanal 6, den Kanal 8 und den Kanal 12 zur Mündung 14, wo sie die Kolbenseitenfläche entlastet. Sobald sich bei der weiteren Bewegung des Kolbens 1 die Schrägstellung der Pleuelstange verringert, wird die Verbindung zwischen den Kanälen 8 und 12 gesperrt, weil sich bei einer steileren Stellung des Pleuels die Mündung des Kanals 8 von dem Anfang des anschließenden Kanals 12 entfernt.

Bei entsprechender Schrägstellung des Pleuels 2 nach der anderen Seite, wird die Verbindung vom Kanal 4 über die Kanäle 6, 7 und 11 ™ zur Mündung 13 hergesbel.lt. Die jetzt der größten Seitenkraft ausgesetzte Seitenfläche des Kolbens 1 wird somit wiederum durch Zufuhr von Druckflüssigkeit entlastet. Da die Druckflüssigkeit, wie bereits erwähnt, jeweils nur kurzzeitig den zu entlastenden Stellen zugeführt wird, ergibt sich keine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades des hydrostatischen Motors.

Aus dem in Pig. 2 dargestellten waagerechten Schnitt durch den Kolben nach Fig. 1 ergibt sich, dass die Kanäle 4 und β sowie die eine ständige Verbindung zwischen der Druckflüssigkeit vor der Kolbenoberseite und den Kanälen im Kolbenbolzen 3 herstellende ETut 5 seitlich neben der senkrechten Mittelebene E des Kolbens liegen. Auf M diese Weise sind keine Veränderungen an der zwischen Pleuelstange und Kolbenbolzen wirksamen Verbindung erforderlich. Damit die Jlruckentlastende Flüssigkeit zu den in der senkrechten Bewegungsebene des Pleuels einander diametral gegenüberliegenden Seitenflächen des Kolbens bei 13 und 14 gelangt, sind die durch den Kolben führenden Kanäle 11 und 12 auf zum Korbengrundriß sehnenbildenden Linien angeordnet. Die Herstellung dieser Kanäle durch schräg geführte Bohrungen durch den Kolben bereitet keine Schwierigkeiten, weil, wie sich ebenfalls aus Fig. 2 ergibt, die innenliegenden Enden der Kanäle 11 und 12 durch die große, den Kolbenbolzen: j? aufnehmende Öffnung im Kolben zugänglich: sind.

OHIGJNAt.

Aus den FIg. 2 und 3 sind weitere Druckflüssigkeitskanäle ersichtlich, durch die Druckflüssigkeit als Schmiermittel zum unteren Pleuellager geleitet wird. Die hierfür erforderliche Druckflüssigkeit gelangt durch einen Kanal 15 von der Korbenoberseite über eine In Umfangsrichjung am Kolbenbolzen 3 über eine dem Auslenkungswinkel des Pleuels entsprechend lange Nut zu einer im Kolbenbolzen 3 angeordneten radialen Bohrung 17, die mit einer axialen Bohrung 18 in Verbindung steht. Die axiale Bohrung 18 ist durch einen Pfropfen 19 nach außen verschlossen. An ihrem inneren Ende, das in der senkrechten Längsmittelebene der Pleuelstange liegt, schließt sich ein durch die Pleuelstange hindurchgehender Kanal 20 an. Die an den Kanal 15 anschließenden Kanäle stehen ständig unter dem vor der Kolbenoberseite herrschenden Druckmitteldruck.

BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche:

Mit einer Pleuelstange verbundener Kolben für langsam laufende hydrostatische Motore, insbesondere für den Antrieb von Bergbau- Gewinnungsmaschinen und Förderern, dadurch g e Ic e η η ζ e i c h η e t , dass der mit der Pleuelstange {2) fest verbundene Kolbenbolzen (3) mit Druckölkanälen (6, 7, 8) versehen ist, die während der größten seitlichen Auslenkungen (Z) der Pleuelstange (2) aus der senkrechten Mittelebene (E) des Kolbens (1) eine Verbindung zwischen der Kolbenoberseite und der der Auslenkrichtung der Pleuelstange (2) jeweils entgegengesetzten Kolbenseitenfläche herstellen,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) einen von seiner Oberseite zum Kolbenbolzen (3) führenden Kanal (4) aufweist, dass an dem unter diesem Kanal (4) liegenden Teil des Kolbenbolzens (3) eine in dessen TJmfangsrichtung verlaufende Nut (5) angeordnet ist, die mindestens eine dem Zentriwinkel (Z) der größten Auslenkung der Pleuelstange (2) aus der senkrechten Mittelebene (E) des Kolbens (1) nach beiden Seiten entsprechende Bogenlänge hat, dass von dieser Wut (5) zwei zu einander gegenüberliegenden Seiten des Kolbenbolzens (3) führende, im Kolbenbolzen liegende Kanäle (6, 7; 6, 8) ausgehen und dass von den Stellen, die die Mündungen (9, 10) dieser Kanäle (7, 8) in den beiden Stellungen der größten Auslenkung der Pleuelstange aus der senkrechten Mittelebene (E) des Kolbens (1)einnehmen, im Kolben angeordnete Kanäle (12, 13) zur Kolbenaußenseite führen, wobei die Mündungen (13, 14) dieser Kanäle (11, 12) einander diametral gegenüber und in der Bewegungsebene der Pleuelstange angeordnet sind. .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn ζ e i c h η e t , dass an den Mündungen der durch den

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Kolbenbolzen (3) führenden Kanäle (7, 8) kurze, in Umfangsrichtung des Bolzens (3) verlaufende Nuten (9, 19) am Kolbenbolzen angeordnet sind.
4. "Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der #on der Kolbenoberseite zum Kolbenbolzen (3) führende Kanal (4) und die daran anschließenden, im Kolbenbolzen (3) angeordneten Kanäle (6, 7, 8') seitlich des den Kolbenbolzen umgrei-

φ fenden Teils der Pleuelstange (2) angeordnet sind und die durch den Kolben (1) zu dessen Seitenflächen führenden Kanäle (11, 12) auf zum Kolbenquerschnitt Sehnen bildenden Linien verlaufen.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenneeich.net, dass die an den Kolbenaußenflächen endenden Kanäle (11, 12) an ihren Mündungen ■(13, 14) im Querschnitt vergrößert sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Mündungen (13, 14) der im Kolben (1) angeordneten Kanäle (11, 12) in einer durch den Schwerpunkt des Kolbens ge-

™ henden Queeebene angebracht sind.

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