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Aggregat aus Axialkolbenmaschinen Die Erfindung betrifft ein aus
zwei oder mehr als Motor oder vorzugsweise als Pumpe arbeitenden Axialkolbenmaschinen
be,.
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stehendes Doppelaggregat bzw. Mehrfachaggregat, bei dem jede der in
einem gemeinsamen Gehäuse parallel zueinander liegen den Zylindertrommeln mit der
zugeordneten Welle drehfest verbunden ist und alle Wellen über ein gemeinsames Vorgelege
angetrieben werden.
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Es sind Doppeliumpenaggregate in Schwsnktrommelbauweise bekannt, bei
denen die beiden Schwenktrommeln in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und
durch eine Koppelstange zu gemeinsamer Verschwenkung miteinander verbunden sind
(DBGm Nr. 1 908 472). Ferner sind Doppelpumpenaggregate in Schräg-.
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scheibenbauweise in sogenannter Tandembauform bekannt, d.h in einer
Anordnung, bei der mehrere Zylindertrommek hlntereinander
auf der
gleichen Welle angeordnet sind Weiterhin ist ein Doppelpumpenaggregat belcannt,
bei dem zwei an sich selbständige Axialkolbenpumpen nebeneinander montiert werden
und durch ein gemeinsames Vorgelege angetrieben werden, wobei die Verstellung der
beiden Schrägscheiben über eine gemeinsame Zahnstange erfolgt, so daß die beiden
Schrägscheiben um sueinander parallele Achsen stets parallel schwenken (USA-PS Nr.
1 287 o26) oder durch eine gemeinsame Schubstange über je einen Hebel verstellt
werden (USA-PS 3 o65 700). Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, gehört aber
nicht zum Stand der Technik und ist noch nicht älteres Recht, bei einem Doppelpumpenaggregat
mit -zwei Schwenktrommelpumpen die beiden Schwenktrommeln in einem gemeinsamen Sehwenkgahause
anzuordnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Doppelpumpenaggregate bzw.
Mehrfachpumpenaggregate zu schaffen, die einen kleineren Bauraum beanspruchen als
Schwenctrommelaggregate und bei denen kleinere Verstellt und Lagerkräfte auftreten
und die daher aus einfachereren Teilen billiger hergestellt werden können als die
bisher bekannten Aggregate.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Aggregat der einganges genannten
Art vorgesehen, daß alle Kolben gegen eine gemelnsame, ebene, zu den Achsen der
Zylindertrommeln ge}aeigte KolbenS rungsfläche anlaufen. Gegenüber den bisher bekannten
Aggregaten
ergibt sich durch die gemeinsame Kolbenftihrungsfläche
eine Einsparung an Bauteilen.
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Bei einem Aggregat aus verstellbaren, zu gemeinsamer Verstellung miteinander
verbundenen Axialkolbeneinheiten, deren Achsen in einer Ebene liegen, ist in Weiterausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, daß die allen, auch verschiedenen Zylinder trommeln, zugeordneten,Kolben
gemeinsame Kolbenführungsfläche an einem Schwenkkörper angeordnet ist, der um eine
zu den Achsen der Zylindertrommeln senkrechte Achse schwenkbar ist.
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Dadurch ergibt sich ein einfaches, auch insbesondere bezüglich der
gemeinsamen Kolbenführungsfläche einfach herzustellendes und einfach zu lagerndes
Bauteil, wobei insbesondere der Eingriff bzw. Angriffspunkt fAr das die gemeinsame
Verstellung bewirkende Organ, beispielsweise einen Stunrnenleistungsregler -oder
leistungsbegrenzer, einfach ausgestaltet werden kann.
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Die Teilaufgabe, eine besonders einfache und billige Herstellung durch
möglichst geringe lagerkräfte und damit billige und kleine lager zu ermöglichen,
liegt einem weiteren wesentlichen Schritt der Erfindung zugrunde, demzufolge Drehsinn
des Drehmomentes, Ausschwenkr-i¢htung und die jeweilige Druckseite und die Anordnungen
der Lagerstellen derart einander zugeordnet sind, daß die sich aus den Momenten
ergebenden Umfangskräfte
gegeneinander wirken, so daß die von den
Lagern der Wellen aufzunehmenden Radialkräfte durch gegenseitige Entlastung so gering
wie möglich werden. Da jedes Moment aus einem Kräftepaar besteht, wobei bei den
hier in Betracht zu ziehenden Ausgestaltungen jeweils eine Kraft des jeweiligen
Paares als Radialkraft von einem Lager äuf zunehmen ist, während die andere Kraft
am Umfang, beispielsweise am Zahn eines Zahnrades, oder an der Wand des Zylinders
wirkt, kann durch sinngemäße Zuordnung erzielt werden, daß die jeweils auf eine
Welle einerseits vom Zahnrad, andererseits von der Zylindertrommel übertragenen
Kräfte gegeneinander wirken.
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Gemäß diesem Schritt der Erfindung ist bei einem Aggregat, bei dem
Jede der Jeweils mit einer Zylindertrommel verbundenen Wellen in zwei Lagern gelagert
und im gleichen Drehsinn, d.h.
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über ein Zwischenzahnrad angetrieben wird, vorgesehen, daß auf jeder
Welle das Zahnrad zwischen den beiden Lagern dieser Welle angeordnet ist. Die Resultierende
aus den an den Wänden der etnzelnen Zylinder auftretenden Kräfte hat dabei die entgegengesetzte
Riohtung wie die an dem jeweils in Eingriff stehenden Zahn wirkende Kraft, so daß
die beiden Kräfte gegeneinander wirken. Dadurch wirken áuch die Gëgenträfte; die
auf die Welle wirken, gegeneinander mit der FCrlge, daß die Lagerung der Welle entlastet
und somit eine höhere Lebensdauer der Lagerung ertëlt bzw. der Einbau kleinerer,
einfacherer Lager ermöglicht
wird. Da die Angriffspunkte der Kräfte
an der Welle näher beieinander liegen, wird auch die Wellendurchbiegung vermindert.
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ist zwischen der durch die antreibende Kraftmaschine bzw. die angetriebene
Masohine bestimmten Drehzahl der Eingangswelle und den Drehzahlen der Axialkolbeneinheiten
keine Übersetzung erforderlich, so ist auch das Zwisdienzahnrad nicht erforderlich
und können die beiden Zahnräder, die auf Jeweils einer Welle angeordnet sind, unmittelbar
miteinander kämmen. Dann aber laufen die beiden Einheiten in entgegengesetztem Drehsinn.
Dann aber ist es zur Erzielung des Kräfteausgleichs entweder erforderich, jeweils
ein Wellenlager zwischen Zahnrad und Zyiindertr-nel anzuordnen oder für Jede Axialkolbeneinheit
eine gesonderte Schiefscheibe vorzusehen, wobei entsprechend dem entgegengew setzten
Drehsinn die Schiefscheiben zueinander entgegengesetzt geneigt sind. Entsprechend
wäre bei einem Doppelpumpenaggregat, bei dem die beiden Pumpeneinheiten über ein
Zwischenzahnrad angetrieben werden, d.h. im gleichen Drehsinn umlaufen, bei dem
Qedoch die Schiefscheiben in entgegengesetztem Sinne verschwenkt werden, an Jeder
Welle Jeweils ein Lager-zwisohe Zahnrad und Zylindertrommel anzuordnen, d.h. das
Zahnrad fliegend zu lagern.
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Das heißt: es ergibt sich folgende Lehre zum teehnisohen Handelnt
Wenn Jeweils sowohl der Drehsiss der Welle und damit der Zylindertrommel als auch
der Neigungswinkel der Kolbenführungsebenen
der einzelnen Einheiten
entweder beide gleich oder beide ungleich sind, ist das jeweils einer Welle zugeordnete
Zahnrad und die zugehörige Zylindertrommel zwischen den beiden Lagern der Welle
anzuordnen, während dann, wenn eines der das andere ungleich ist, d.h. wenn die
Drehsinne der Zylindertrommebgleich, aber die Neigungswinkel entgegengesetzt sind,
oder wenn die Drehsinne der Zylindertrommeln ungleich sind, d.h, die Zahnräder auf
den Wellen unmittelbar kämmen, aber die Neigungswinkel gleich sind, jeweils ein
Wellenlager zwischen Zahnrad und Zylindertrommel anzuordnen ist vorausgesetzt, daß
die Energieflußrishtung im Vorgelege, d.h. die Richtung der Vbertragung des Drehmoments
von einem Zahnrad auf das andere, durch das ganze Getriebe eitsprechend sinngemäß
ist.
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In der Zeichnung ist ein Aus£Uhrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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In dem Gehäuse 1 sind zwei Wellen 2 und 3 gelagert. Die Welle 2 ist
zum Zwecke des Verbindens mit einer Antriebsmaschine mit einer Verzahnung 4 versehen.
Auf der Welle 2 ist ein Zahnrad 5 drehfest gelagert und auf der Welle 3'ist"ein
Zahnrad 6 drehfest gelagert. Die Zahnräder 5 und 6 kämmen mit einem Zwischenzahnrad
7, das auf einer Zwischenwelle 8 gelagert ist. Jede der beiden Wellen 2 und 7 ist
in zwei Wälzlagern 9 und lo gelagert. Mit jeder der Wellen 2 und 3 ist eine Zylindertrommel
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drehfest verbunden. Jede Zylindertrommel 11 stützt sich über
eine Steuerplatte 12 gegen ein Steuer'bodenteil 13 ab, In jeder Zylinderbohrung
11 sind Zylinder 14 vorgesehen, wobei in Jedem Zylinder 14 ein Kolben 15 verschiebbar
ist.
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Alle Kolben 15 stützen sich gegen éine Kolbenführungsfläche 16 ab,
die in der Zeichnung in der Nullförderlage der Pumpen dar.
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gestellt ist, also senkrecht auf der Zeichenebene steht. Die Kolbenführungsfläche
16 ist an einem Schwenkkörper 24 angeordnet, der in drei Lagern 17 um eine in der
Zeichenebene liegende, also auf den Achsen der Wellen 2 und 3 senkrecht stehende
Achse verschwenkbar iat. Da die Kolbenführungsfläche 16 ein gemeinsames Bauteil
sowohl für die Kolben 15, die der Welle 3 zugeordnet sind, als auch für die Kolben,
die der Welle 2 zugeordnet sind, ist, hat für alle Kolben 15 die Kolbenführungsfläche
16 die gleiche Neigungsrichtung0 Am Gehäuse 1 ist ein Summenleis tungsregler 18
oder eine sonstige Verstelleinrichtung angeschlossen, durch die die Kolbenführungsfläche
16 um die genannte Achse verschwenkt werden kann. Mit .19 und 20 sind die beiden
Förderleitungen bezeichnet.Von jeder der beiden Förderleitungen 19 und 20 geht eine
Steuerleitung 21 zu dem Swmnen leistungsrwgler 18. Die Leitungen 22 sind die 8aug
leitungen.
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Bei jeder der beiden in dem Gehäuse 1 zusammengefaßten Axialkolbeneinheiten
liegt also somit die Druckseite auf der in der Zeichnung rechten Seite der Jeweils
zugeordneten Welle 2 oder 3. Infolge des-ZwisohenzAhnPades 7 laufen die beiden Zahnräder
5
und 6 und damit auch die beiden Wellen 2 und 5 im gleichen Drehsinn um. Infolge
der Gemeinsamkeit der Kolben fUhrungsfläche 16 für alle Kolben ist nicht nur, wie
erwähnt, die Neigungsrichtung der Kolbenführungsfläche 16, sondern auch der Kolbenhub
für alle Kolben gleich.
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Die Welle 3 ist zu einem Fortsatz 25 verlängert, an dem ein weiteres
Aggregat, beispielsweise ein Stromerzeuger, ein Luftpresser oder derg1.,angeschlossen
werden kann. In gleicher Weise kann im Bedarfs falle die Welle 2 durch einen Fortsatz
verlängert werden. In diesem Falle könnte in Tandem-Anordnung ein zweites Doppelpumpenaggregat
gleicher Art zusätzlich angeordnet werden.
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Der Antrieb des Doppelpumpenaggregates könnte auch über die Welle
8 erfolgen, wenn diese aus dem Gehäuse herausgeführt wäre. Da das Zahnrad 7 kleiner
ist als die Zahnräder 5 und 6, ergäbe sich dann gleichzeitig eine Untersetzung zwischen
der Antriebs drehzahl und den Drehzahlen der beiden Axialkolbeneinheiten 2, 11,
15, 16 bzw. 5, 11, 15 16. Infolge der entgegengesetzten Richtung des Energieflusses
zwischen den Zahnrädern 7 und 5 von 5 nach 7 treten andere Belastungen an den ei
der Zahnrädern auf wien der Zeichnung dargestellten Anordnung.-Wird bei dessin der
Zeichnung dargestellten Anordnung die
Welle 2 entgegen dem Uhrzeigersinn
angetrieben, so daß entsprechend auch die Welle 5 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn
umläuft, rließt die Energie vom Zahnrad 5 über das Zahnrad 7 zum Zahnrad 6, d.h.
die energie durchfließt das Vorgelege 5t 7, 6 in einer Richtung, und zwar in der
Zeichnung von rechts nach links. Dabei tritt am Zahnrad 5 ein Kräftepaar auf, wobei
die auf die Welle 2 wirkende Kraft senkrecht auf der Zeichenebene stehend nach aben
wirkt An dem Zahnrad 6 tritt ein entsprechendes gleich großes Kräftepaar auf, bei
dem ebenfalls die auf die Welle 3 übertragene Kraft senkrecht auf der Zeichenebene
nach oben gerichtet ist. Ist die Kolbenftibrungsfläche 16 derart ausgeschwenkt,
daß die Leitungen 19 und 2Q. die Druckleitungen sind, treten an den Zylindertrommeln
11 Kräftepaare auf, von denen die Jeweils aut die Welle 2 bzw. 3 wirkende Kraft
senkrecht zur Zeichenebene nach unten hinter des führt.
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Das heißt: die an den Zylindertrommein 11 und die an, den Zahns rädern
5 bzw. 6 auftretenden, jeweils auf die Welle 2 bzw. 3 übertragenen Kräfte sind entgegengesetzt
gerlohtet; deshalb ist das Zahnrad 6 bzw, 5 ebenso wie jeweils die Zylindertrommel
11 zwischen den Lagern 9 und 10 angeordnet. Da in der beschriebenen Weise die Kräfte
gegeneinander wirken ist die Belastung der Lager 9 und lo so gering, daß beispielsweise
das ~Lager lo zumindest zum, Teil innerhalb der Steuerplatte 12 angeordnet werden
kann. Bleibt die gleiahe Seite die Druckseite und wird trotzdem dic Funktion von
der einer Pumpe in die eines Motors verändert, ändert stich auch der Drehsinn.
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Sind die Kolben nicht einzeln gegen die Kolbenführungsfläche abgesttzt,
sondern sind die jeweils einer Zylindertrommel zugeordneten Kolben mit einer Führungsscheibe
verbunden, die ihrerseits gingen die Kolbenführungsfläche abgestUtzt ist, sO kann
jede der Kohbenftthrungsscheiben mit einer Außenverzahnung derart versehen sein,
daß de Verzahnungen kämmen. Mindestens eine der Kolbentührungsscheiben kann dann
über ein homokinetisches Gelenk mit der zugeordneten Welle verbunden sein. Ist nur
eine Kolbenführungsscheibe mit der Welle verbunden, ist dies zweckmßigerweise die
Antriebs- bzw. Abtriebswelle. Ein weiteres Vorgelege ist dann nicht erforderlich,
es ist sogar zum Vermeiden, von Zwängumgen zweckmäßig, wenn es entfällt. Die Zylindertrommeln
brauchen nicht mit der Welle verbunden zu sein, sie können von den mitgenommen werden.
Ist eine Zylindertrommel mit der zugeordneten Welle werbinden, muß auch die jeweils
zugehörige Kolbenführungsscheibe über ein homokinetisehes Gelenk mit der gleichen
Welle verbunden sein.
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Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen