DE1878690U

DE1878690U - Axialkolbenmaschine.

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Publication number: DE1878690U
Application number: DEM43240U
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik und Eisengiesserei A Beien
Current assignee: Maschinenfabrik und Eisengiesserei A Beien
Priority date: 1962-12-12
Filing date: 1962-12-12
Publication date: 1963-08-29

Description

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DR.-ING. W. STUHLMANN - DIPL.-ING. R. WILLERT A DR.-ING. P. H. OIDTMANN

AKTEN-NR.36²!· Bochum, 1ο 12.19Ö2XY/Sr

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Maschinenfabrik und Eisengießerei A. Beien, Herne/Westf., Vinckestr. 65a Axialkolbenmaschine

Die Neuerung betrifft eine Axialkolbenmaschine, deren Kolben mit ihren äußeren, kugelförmig ausgebildeten Endabschnitten in an einer Schief- bzw. Taumelscheibe vorgesehenen Gleitschuhen raumgelenkig gelagert sind, welche die kugelförmigen Endabschnitte der Kolben mit einer diesen angepaßten Gelenkpfanne formschlüssig umgreifen. Bei einer bekannten Axialkolbenmaschine dieser Art sind die Gleitschuhe mit ihrer, der Schief- bzw. Taumelscheibe zugekehrten Stirnfläche auf einer an der Schiefscheibe vorgesehenen Gleitfläche gleitend, jedoch durch einen Haltering od. dgl. gegen Abheben gesichert, gelagert. Die ein Abheben der Gleitschuhe von der Gleitfläche der Schief- bzw. Taumelscheibe verhindernden Halteringe od. dgl. sind ferner so ausgebildet, daß sie auch eine radiale Verschiebung der Gleitschuhe ermöglichen. Die Notwendigkeit einer solchen radialen Verschieblichkeit der Gleitschuhe beim Umlaufen der Kolben ergibt sich aus der Schräglage der Gleitebene der Schuhe in bezug auf die Umlaufebene der Kolben.

Dadurch, daß die Gleitschuhe an der Schief- bzw. Taumelscheibe gleitend, jedoch gegen Abheben gesichert gelagert sind, wird gewährleistet, daß die -Kolben auf der Saug- bzw. Speiseseite der Axialkolbenmaschine zwangsläufig um ein durch die jeweilige Winkelstelllung der Schiefscheibe bestimntes Maß aus den Zylindern herausgezogen w^den. Bei Axialkolbenpumpen wird auf diese Meise sichergestellt, daß auch bei einem etwaigen Ausfall der Speisepumpe alle Pumpenkolben auf der Saugseite mit ihrem vollen Kolbenhub

arbeiten. Bei Axialkolbenraotoren sieht man in aller Regel derartige Gleitschuhe deshalb vor* um sicherzustellen, daß die Arbeitskolben auf der Speiseseite des Motors ihren vollen Kolbenhub ausführen. Insbesondere beim Abschalten, Bremsen oder Leerlaufen treten außerdem infolge&er Schwungmomente der rotierenden Teile unkontrollierbare Beanspruchungen auf, die es notwendig machen, die äußeren, kugelförmig ausgebildeten Enden der Kolben in derartigen Gleitschuhen zu lagern.

Die Gelenkpfannen der Gleitschuhe sowie ihre Gleitflächen an der Taumelscheibe sind während des Betriebes sehr hohen Beanspruchungen sowie einer starken Reibung ausgesetzt, so daß eine ausreichende Schmierung unbedingt erforderlich ist. Infolge der außergewöhnlich großen Beanspruchungen der Gleitflächen und der Gelenkpfannen besteht darüber hinaus die Gefahr eines Fressens der aufeinandergleitenden Teile. Diese Gefahr ist besonders groß bei höheren BetriebstemperaturBn. Aus diesem Grunde versieht man die einzelnen Kolben in der Regel jeweils mit einem in axialer Richtung derselben verlaufenden Kanal geringen Querschnittes, der eine unmittelbare Verbindung zwischen dem jeweiligen Zylinderraum und der Gelenkpfanne bzw. Gleitfläche herstellt und auf diese Weise eine Zuführung von als Schmiermittel dienendem Drucköl aus den einzelnen Zylinderräumen ermöglicht. Da diese Schmiermittelkanäle jedoch nur einen sehr geringen Querschnitt besitzen können, läßt es sich nicht völlig vermeiden, daß sich einzelne dieser Kanäle zusetzen und die Schmierung der betreffenden Gleitschuhe ausfällt. Aus diesem Grunde wird angestrebt, die Gleitschuhe aus einem gute Notlaufeigenschaften aufweisenden Werkstoff herzustellen. Derartige Werkstoffe besitzen indessen in der Regel eine nur geringe Festigkeit, so daß man infolge der auftretenden außerordentlich großen Beanspruchungen den Gleitschuhen, insbesondere im Bereich ihrer auf Aufsprengen bzw. Aufbiegen beanspruchten Gelenkpfannen, eine außerordentlich große Wandstärke geben müßte. Für die Unterbringung von Gleitschuhen derart großer Abmessungen,

die außerdem in ausreichendem Maße in radialer Richtung verschiebbar sind, steht indessen an der Schief- bzw. Taumelscheibe einer Axialkolbenmaschine kein ausreichender R&:um zur Verfügung. Infolgedessen war man bislang aus Platzgründen gezwungen, die Gleitschuhe aus einem eine ausreichend hohe Festigkeit besitzenden Werkstoff, z.B. aus Stahl, herzustellen. Diese hochfesten Werkstoffe besitzen indessen sehr schlechte Notlaufeigenschaften, so daß sich ein Fressen der aufeinandergleitenden Teile bei einem etwaigen Ausfall der Schmierung bzw. besonders hohen Beanspruchungen der Gleitschuhe nicht vermeiden läßt, was naturgemäß entsprechend hohe Reparaturkosten zur Folge hat. Außerdem läßt es sich bei den bekannten Axialkolbenmaschinen der vorstehend beschriebenen Art auch bei Verwendung eines hochfesten Werkstoffes, wie z.B. Stahl, nicht völlig verhindern, daß sich die Kugelkalotten der Gelenkpfannen aufbiegen und die formschlüssige Verbindung zwischen dem kugelförmigen Endabschnitt und dem betreffenden Gleitschuh aufgehoben wird.

Die Neuerung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die den vorstehend behandelten bekannten Axialkolbenmaschinen anhaftenden Nachteile zu beseitigen. Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gleitschuh mindestens im Bereich seiner Gelenkpfanne aus einem Werkstoff mit guten Notlaufeigenschaften, aber geringerer Festigkeit, besteht und im äußeren Bereich der Gelenkpfanne nur eine sehr geringe Wandstärke (von z.B. 2 bis 3 mm) besitzt und daß dieser äußere Teil der Gelenkpfanne außenseitig von einem unter Spannung aufgezogenen Ringkörper aus einem Werkstoff wesentlich größerer Festigkeit umschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, einerseits im Bereich der Gelenkpfanne einen Werkstoff mit guten Notlaufeigenschaften vorzusehen, andererseits jedoch die Querabmessungen des Gleitschuhes derart gering zu halten, daß er sich ohne weiteres auf einer Schief- bzw. Taumelscheibe, und zwar auch unter Gewährleistung einer ausreichenden radialen Verschieblichkeit, unterbringen läßt. Trotz der Verwendung

von Werkstoffen mit guten Notlaufeigenschaften,aber geringerer Festigkeit für die Herstellnng des Gleitschuhes kann die Wandstärke des Gleitschuhes im Bereich der Gelenkpfanne sehr gering gehalten werden, da der außenseitig auf die Gelenkpfanne unter Spannung aufgezogene Ringkörper mit Sicherheit ein Aufplatzen oder Aufweiten der Gelenkpfanne durch das kugelige äußere Ende der Kolben verhindert. Die auf diese Weise erreichte Möglichkeit, auch bei Verwendung von Werkstoffen mit geringerer Festigkeit, aber guten Notlaufeigenschaften für die Herstellung der Gleitschuhe mit besonders geringen Wandstärken von z.B. nur 2 bis 5 mm auskommen, hat außer der auf diese Weise erzielten Verringerung der Querabmessungen der Gleitschuhe auch den Vorteil einer Gewichtsverminderung sowie einer Materialersparnis. Der äußere Ringkörper wird demgegenüber zweckmäßig aus einem Werkstoff von so großer Festigkeit und Zähigkeit hergestellt, daß auch die Querschnittsabmessungen dieses Ringkörpers entsprechend klein gehalten werden können.

Durch die Verwendung eines gute Notlaufeigenschaften besitzenden Werkstoffes wird sichergestellt, daß auch bei Unterbrechung der Schmierung der Gelenkpfannen und der Gleitfläche kein Fressen eintritt, wodurch sich Reparaturen vermeiden lassen. Außerdem sind derartige,aus einem Werkstoff mit guten Notlaufeigenschaften bestehende Gleitschuhe einem geringeren natürlichen Reibungsverschleiß unterworfen, wodurch die Lebensdauer der Gleitschuhe vergrößea und die Reparaturhäufigkeit herabgesetzt wird, was sich entsprechend vorteilhaft auf die laufenden Betriebs- und Wartungskosten auswirkt.

In der Regel sitzt der Ringkörper auf dem äußeren Teil der Gelenkpfanne im Preßsitz auf. Eine derartige Passung zwischen Ringkörper und Gelenkpfanne hat den Vorteil, daß der Ringkörper von Anfang an die Gelenkpfanne gegen Aufbiegen bzw. Ausschlagen schützt, so daß nicht erst eine gewisse Aufbiegung der Gelenkpfanne erfolgen muß, bevor der Ringkörper zum Tragen kommt.

Für die Herstellung des Gleitschuhes eignen sich insbesondere Bronzen sowie Sinterwskstoffe mit guten Notlaufeigenschaften. Der Ringkörper wird demgegenüber zweckmäßig aus einem metallischen Werkstoff hoher Zugfestigkeit, hoher Warmfestigkeit und großer Zähigkeit hergestellt, z.B. aus einem hochfesten Stahl.

Bei einer zweckmäßigen Ausfuhrungsform der Neuerung beläuft sich die mittlere Wandstärke des von dem Ringkörper umschlossenen Teiles der Gelenkpfanne nur auf einen kleinen Bruchteil, beispielsweise auf ein Fünftel bis ein Siebtelides Gelenkpfannenradius. Dabei wird dem Ringköper in aller Regel eine solche Ausbildung gegeben, daß die mittlere Wandstärke täes von dem Ringkörper umschlossenen Teiles der Gelenkpfanne wesentlich kleiner ist als die Wandstärke des Ringkörpers, beispielsweise sich nur auf die Hälfte der Wandstärke des Ringkörpers beläuft,

Im allgemeinen empfiehlt es sich, den RingköipBr auf die zylindrisch abgedrehte Außenfläche des äußeren Gelenkteiles aufzupressen. Dabei wird in aller Regel eine derartige Ausbildung des Ringkörpers bevorzugt, bei der dieser einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist, dessen Breite mindestens doppelt so groß wie seine Wandstärke ist. Die Breite des Ringkörpers kann dabei etwa dem Gelenkpfannenradius entsprechen.

In der Zeichnung ist die Neuerung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Ausschnitt aus einer Axialkolbenmaschine,

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in größerem Maßstab,

Die aus Fig. 1 lediglich ausschnittweise ersichtliche sowie schematisch dargestellte Axialkolbenmaschine ist als Axialkolbenpumpe ausgebildet. Selbstverständlich läßt sich die Neuerung jedoch auch bei einem Axialkolbenmotor verwirklichen. Mit 1 ist eine Antriebswelle bezeichnet, durch die von einem nicht dargestellten Motor der Kolbenträger 2 angetrieben wird.

Der Kolbenträger 2 ist in üblicher Weise mit Zylinderbohrungen 5 versehen, in denen Kolben 4 längsverschieb-Iich und dichtend geführt sind. Mit 5 bzw. 6 sind Anschlßkanäle bezeichnet, die zu in bekannter Weise ausgebildeten nierenförmigen Steuerschlitzen 7 bzw. 8 eines an dem Kolbenträger 2 dichtend anliegenden Steuerspiegels 9 führen.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, sind die

Kolben 4 an ihren äußeren Enden 4a kugelförmig ausgebildet

an
und in/einer Schief- bzw. Taumelscheibe 10 vorgesehenen Gleitschuhen 11 raumgelenkig gelagert. Die Taumelscheibe 10 ist auf der Achse 10a winkelverstellbar und feststellbar gelagert. Die Gleitschuhe 11 sind auf einer an der Taumelscheibe 10 befestigten Gleitplatte 12 mit ihren Stirnseiten 11a gleitend, jedoch durch die Halteplatte IJ gegen Abheben gesichert gelagert. Hierzu besitzt die Halteplatte entsprechend geformte Ansätze Ij5a, mit denen sie in an den Gleitschuhen 11 vorgesehene nutenförmige Ausnehmungen lib eingreift. Dabei sind die Ansätze IJa derart bemessen, daß sich die Gleitschuhe in bezug auf die Gleitplatte 12 in radialer Ebene in Richtung χ - y um ein geringes Maß verschieben können.

Die Gleitschuhe 11 sind - wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich - mit einer den kugelförmigen Endabschnitten 4a angepaßten Gelenkpfanne lic versehen, die an ihrem äußeren Teil nur eine sehr geringe Wandstärke von z.B. 2 bis J5 mm aufweist. Da die Gleitschuhe 11 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Werkstoff mit guten Notlaufeigenschaften, z.B. Bronze oder einem Sinterwerkstoff, bestehen, würde eine derart geringe Wandstärke nicht ausreichen, um

ein Aufbiegen der Gelenkpfanne lic durch das kugelförmige Ende 4a der Kolben 4 zu verhindern. Aus diesem Grunde ist auf dem äußeren zylindrisch ausgebildeten Teil der Gelenkpfanne lic ein einen rechteckigen Querschnitt besitzender Ringkörper 14 unter Spannung aufgezogen, der die Gelenkpfanne lic umschließt. Der Ringkörper 14 besteht aus einem metallischen Werkstoff hoher Zugfestigkeit, hoher Warmfestigkeit und großer Zähigkeit, zweckmaßigerweise aus Stahl, von z.B. 6o bis loo kg/mm^ Festigkeit, so daß die Abmessungen des Ringkörpers 14 auch bei großen Beanspruchungen sehr gering gehalten werden können. Der Ringkörper 14 stützt sich mit seiner den Kolben 4 abgekehrten Stirnseite l4a gegen einen ringbundartigen Ansatz lld der Gleitschuhe 11 ab.

Die Kolben 4 sind in der üblichen Weise mit Kanälen 4b versehen, durch die die Gelenkpfanne lic sowie die Gleitschuhe 11 an ihren Stirnseiten 11a geschmiert werden.

Claims

Schutzansprüche:

1. Axialkolbenmaschine, deren Kolben mit ihren äußere: kugelförmig ausgebildeten Endabschnitten in an einer Schiefbzw. Taumelscheibe vorgesehenen Gleitschuhe raumgelenkig gelagert sind, welche die kugelförmigen Endabschnitte der Kolben mit einer diesen angepaßten Gelenkpfanne formschlüssig umgreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (11) mindestens im Bereich seiner Gelenkpfanne (lic) aus einem Werkstoff mit guten Notlaufeigenschaften, aber geringerer Festigkeitj besteht und im äußeren Bereich der Gelenkpfanne nur eine sehr geringe Wandstärke (von z.B. 2 bis 3 mm)besitzt und daß dieser äußere Teil der Gelenkpfanne außenseitig von einem unter Spannung aufgezogenen Ringkörper (14) aus einem Werkstoff wesentlich größerer Festigkeit umschlossen ist.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadur el gekennzeichnet, daß der Ringkörper (l4) auf dem äuferen Teil der Gelenkpfanne (lic) im Preßsitz aufsitzt.

3· Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitoder
schuh (11) aus Bronze/aus einem Sinterwerkstoff mit guten Notlaufeigenschaften besteht.

4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (14) aus einem metallischen Werkstoff großer Zugfestigkeit, großer Zähigkeit und hoher Warmfestij keit, z.B. aus einem hochfesten Stahl, besteht.

- 2-

5· Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder einem der f olgenden, dadurch ge kennzeichnet., daß die mittlere Wandstärke des von dem Ringkörper (14) umschlossenen Teiles der Gelenkpfanne (Hc) sich nur auf einen kleinen Bruchteil, beispielsweise ein Fünftel bis ein

-messers Siebtel* des GelenkpfannennaXb,/ beläuft.

6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichne t , daß die mittlere Wandstärke des von dem Ringkörper (14) umschlossenen Teiles der Gelenkpfanne (lic) wesentlich kleiner/als die Wandstärke des Ringkörpers (l4), beispielsweise sich nur auf die Hälfte der Wandstärke des Ringkörpers (14) beläuft.

7- Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (14) auf die zylindrisch abgedrehte Außenfläche des äußeren Gelenkpfannenteiles (lic) aufgepreßt ist.

8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (l4) einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist, dessen Breite mindestens doppelt so groß wie seine Wandstärke ist.

9· Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringkörpers (l4) etwa dem Gelenkpfannenradius entspricht.

Io. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (l4) sich mit seiner dem Kolben (4) abgekehrten Stirnseite gegen einen vorzugsweise ringbundartigen Ansatz (lld) des Gleitschuhes (H) abstützt.