DE19622039A1 - Schallisolierte Kolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit einem Schallisolationsmantel.

Eine Kolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE 44 16 449 A1 bekannt. Die aus dieser Druckschrift hervorgehende Schallisolationsmaßnahme besteht aus einem topfförmigen Träger, der an den Antriebsmotor der Hydropumpe angeflanscht ist und einen Block aus gummiartigem Material umschließt, der den Raum zwischen dem Mantel der Hydropumpe und dem topfförmigen Träger einnimmt.

Diese Schallisolationsmaßnahme hat jedoch den Nachteil, daß sie zweistückig ausgebildet ist und daher einen relativ großen Fertigungsaufwand erfordert. Darüberhinaus hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich mit dem gummiartigen Material keine zufriedenstellende Verringerung der Schallemission bzw. Dämpfung des Körperschalls erreichen läßt. Darüberhinaus weist die bekannte Konstruktion den Nachteil auf, daß die für die Befestigung der Kolbenmaschine notwendige Tragkraft nicht mit der notwendigen Sicherheit gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenmaschine mit einem Schallisolationsmantel dahingehend weiterzubilden, daß die Schallisolationseigenschaften verbessert und die Tragkraft erhöht wird.

Die Aufgabe wird sowohl durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 als auch durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 jeweils in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.

Die Ansprüche 2 bis 4 und 6 bis 12 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

Der Lösung nach Anspruch 1 liegt der Gedanke zugrunde, den Schallisolationsmantel einerseits aus Mineralbeton auszubilden, wodurch eine hohe Schallisolation bei gleichzeitig stabiler Ausbildung erreicht wird, und andererseits in den Mineralbeton Tragteile zu integrieren, um eine erhöhte Tragkraft zu erreichen.

Entsprechend Anspruch 3 kann die Triebwelle in einer frontseitigen und einer rückseitigen Tragplatte gelagert sein, wobei diese Tragplatten durch die in den Mineralbeton integrierten Tragteile des Schallisolationsmantels miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine besonders stabile Gehäuseausbildung erzielt. Insbesondere können die Tragteile entsprechend Anspruch 4 bolzenförmig ausgebildet sein.

Der Lösung nach Anspruch 5 liegt der Gedanke zugrunde, die Kolbenmaschine in einen kompakten Schallisolationsblock aus Mineralbeton einzugießen. Der kompakte Mineralbetonblock gewährleistet bereits die notwendige Tragkraft, ohne daß es zusätzlicher in diesen integrierter Tragteile bedarf. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Lösung erzielt.

In den Schallisolationsblock können entsprechend Anspruch 6 die notwendigen Befestigungselemente unmittelbar integriert sein. Entsprechend einer alternativen Weiterbildung nach den Ansprüchen 7 und 8 kann der Schallisolationsblock kegelstumpfförmig ausgebildet sein und von einem an dessen Außenkontur angepaßten Tragrahmen mit konischer Innenkontur umgeben sein. Durch die kegelförmige Ausbildung des Schallisolationsblocks und die konische Ausformung des Tragrahmens läßt sich der Schallisolationsblock in einfacher Weise in den Tragrahmen einbauen, wobei der Tragrahmen gleichzeitig einen Anschlag für die Endposition des Schallisolationsblocks bildet. Diejenige Öffnung, durch welche der Schallisolationsblock in den Tragrahmen ein- und ausbaubar ist, kann entsprechend Anspruch 9 mit einem Flansch verschlossen werden.

Der Mineralbeton besteht entsprechend Anspruch 12 vorzugsweise aus einem Gebinde aus Kieselkalk und einem Epoxidharz-Bindemittel. Selbstverständlich können auch andere Mineralstoffe und Bindemittel zum Einsatz kommen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A eine Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine,

Fig. 1B einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1A,

Fig. 1C einen auszugsweisen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1A,

Fig. 2A eine Frontansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 2B eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2A mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 2C eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 2A mit aufgeschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 3A eine Frontansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 3B eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3A mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 3C eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 3A mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 4A eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 4B eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels in Fig. 4A mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 4C eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 4A mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 5A eine Frontansicht eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 5B eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels in Fig. 5A mit geschnittenem Schallisolationsblock,

Fig. 5C eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 5A mit geschnittenem Schallisolationsblock.

Die Bauart der in den Fig. 1A bis 1C dargestellten Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ist - abgesehen von der die Schallisolation betreffenden erfindungsgemäßen Weiterbildung - als solches bekannt. Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend lediglich die wesentlichen Komponenten der Axialkolbenmaschine 1 kurz beschrieben.

Eine mit der Triebwelle 2 drehfest verbundene Zylindertrommel 3 weist mehrere, radial gleichmäßig beabstandete Zylinderbohrungen 4, 5 auf. In den Zylinderbohrungen 4, 5 sind Kolben 6, 7 beweglich, deren Kugelköpfe 8, 9 sich über Gleitschuhe 10, 11 an der Gleitfläche der Schrägscheibe 12 abstützen. Die Neigung der Schrägscheibe 12 ist mittels einer Verstellvorrichtung 13 gegen den Federdruck der Spiralfeder 14 verstellbar. Die Zylinderbohrungen 4, 5 sind über Zuführungen 15, 16 und Steuerschlitze 17, 18 in der Steuerscheibe 19 mit einer Hochdruckleitung 20 und einer Niederdruckleitung 21 verbunden, die in einem in Fig. 1A dargestellten Hochdruckanschluß 22 bzw. Niederdruckanschluß 23 ausmünden.

Die Triebwelle 4 ist einerseits mittels eines ersten Lagers 24 in der frontseitigen Tragplatte 25 und andererseits mittels des Lagers 26 in der rückseitigen Tragplatte 27 gelagert. Die frontseitige Tragplatte 25 und die rückseitige Tragplatte 27 sind mittels Bolzen 28 bis 31 miteinander verbunden.

Erfindungsgemäß ist der Raum zwischen den beiden Tragplatten 25 und 27 durch einen in der Fig. 1A durch die unterbrochene Linie 32 angedeuteten Schallisolationsmantel ringförmig abgeschlossen. Dies wird durch den in Fig. 1C dargestellten Schnitt entlang der Linie B-B besser verdeutlicht, aus dem die Verbindung zwischen dem Schallisolationsmantel 33 und der frontseitigen Tragplatte 25 zu ersehen ist. Der Schallisolationsmantel 33 ist dabei in eine Nut 34 jeweils in der frontseitigen Tragplatte 25 und der rückseitigen Tragplatte 27 eingesetzt.

Der Schallisolationsmantel besteht aus einem Mineralbeton, d. h. einem Gebinde mit einer Mineralkomponente und einem aushärtenden Bindemittel. Vorzugsweise kommt ein Gebinde aus Kieselkalk und Epoxidharzbindemittel zum Einsatz. Geeignet sind jedoch auch andere Mineralstoffe und Bindemittel, insbesondere aushärtende Ein- oder Mehrkomponentenbindemittel.

Erfindungsgemäß sind die als Tragteile wirkenden Bolzen 28 bis 31 in den Mineralbeton eingebettet, was aus dem in Fig. 1B dargestellten Schnitt entlang der Linie A-A hervorgeht. Die Bolzen 28 bis 31 sind im Ausführungsbeispiel als Gewindebolzen ausgebildet. Wie aus Fig. 1B zu ersehen ist, ist der Bolzen 28 in die in der frontseitigen Tragplatte 25 vorgesehene Gewindebohrung 35 eingeschraubt. An seinem der frontseitigen Tragplatte 25 abgewandten Ende ist der Bolzen 28 ebenfalls mit einem Gewinde 36 versehen. Der Bolzen 28 ragt durch eine Bohrung 37 in der rückseitigen Tragplatte 27 hindurch und ist mittels einer Mutter 38 verschraubt. Auf diese Weise entsteht eine Klemmverbindung zwischen dem Schallisolationsmantel 39 und den Tragplatten 25 und 27. Der Raum zwischen den Tragplatten 25 und 27 ist dabei durch den Schallisolationsmantel hermetisch abgeschlossen.

Durch die Integration der bolzenförmigen Tragteile 28 bis 31 in den Schallisolationsmantel 39 werden die Vorteile einer hohen Tragkraft und guten Schallisolation miteinander vereint. Die Verwendung von Mineralbeton trägt ebenfalls zur Stabilität des Schallisolationsmantels 39 bei. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Konstruktionskonzept werden lediglich die kraftführenden Teile des Schallisolationsmantels 39, im dargestellten Ausführungsbeispiel die Bolzen 28 bis 31, aus Metall oder einem anderen Werkstoff mit hoher Belastbarkeit ausgeführt, während die nicht kraftführenden Teile aus Mineralbeton gefertigt sind.

Die Fig. 2A bis 2C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Während Fig. 2A eine Frontansicht des Ausführungsbeispiels zeigt, zeigt die Fig. 2B eine Seitenansicht und die Fig. 2C eine Draufsicht auf das gleiche Ausführungsbeispiel. Die in den Fig. 2A bis 2C dargestellte Axialkolbenmaschine ist von ähnlicher Bauart wie die anhand der Fig. 1A bis 1C beschriebene Axialkolbenmaschine. Eine detaillierte Beschreibung erübrigt sich daher.

Erfindungswesentlich ist, daß die Axialkolbenmaschine 1 in einen Schallisolationsblock 40 aus Mineralbeton im wesentlichen vollständig eingegossen ist. Der Schallisolationsblock 40 ist in sämtlichen Ansichten der Fig. 2A bis 2C geschnitten dargestellt, so daß die Sicht auf die Axialkolbenmaschine 1 freigegeben ist. Als Materialien für den Schallisolationsblock 40 eignen sich sämtliche bekannten Gebinde mit einer Mineralkomponente und einem aushärtenden Bindemittel. Vorzugsweise kommt jedoch auch für den Schallisolationsblock 40 ein Gebinde aus Kieselkalk mit Epoxidharz-Bin­ demittel zum Einsatz. Aus der Frontseite 41 des Schallisolationsblocks 40 ragt das Verbindungsende 42 der Triebwelle 2 heraus. Ferner sind an der Rückseite 43 des Schallisolationsblocks 40 die Anschlüsse 23 und 22 für die Niederdruckleitung und die Hochdruckleitung zugänglich.

Die Schwingungsdämpfung des für den Schallisolationsblock 40 verwendeten Mineralguß-Ma­ terials ist im Vergleich zu einem konventionell verwendeten Grauguß ca. 10 mal besser. Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Mineralguß-Verfahren um ein Kaltguß- Verfahren handelt, wird das Eingießen der kompletten Kolbenmaschine 1 oder von Teilen derselben ermöglicht. Die schwingungsarme Konstruktionsausführung ermöglicht eine erhebliche Reduzierung von Körper- und Luftschall sowie eine erhebliche Reduzierung der Maschinenvibrationen. Ferner weist der Schallisolationsblock 40 aus Mineralguß-Material eine korrosionsfreie Oberfläche auf, so daß sich eine Lackierung erübrigt, was zu einer weiteren Kostenreduzierung führt. Ferner kann der Mineralbeton umweltneutral entsorgt werden.

Die Fig. 3A bis 3C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch bei der Darstellung dieses Ausführungsbeispiels zeigt die Fig. 3A eine Frontansicht, die Fig. 3B eine Seitenansicht und die Fig. 3C eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel ist weitgehend identisch mit dem anhand der Fig. 2A bis 2C beschriebenen Ausführungsbeispiel. Wie dies aus der Fig. 3C zu erkennen ist, sind in den Schallisolationsblock 40 jedoch Befestigungselemente 50, 51 zur Befestigung der Kolbenmaschine 1 mitsamt dem Schallisolationsblock 40 vorgesehen. Bei den Befestigungselementen 50, 51 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um Gewindebohrungen. Selbstverständlich ergeben sich auch eine Vielzahl anderer Befestigungsmöglichkeiten. Insbesondere können in den Schallisolationsblock 40 Metallhülsen eingesetzt sein, die ihrerseits eine Gewindebohrung aufweisen.

Die Fig. 4A bis 4C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch bei der Darstellung dieses Ausführungsbeispiels stellt die Fig. 4A eine Frontansicht, die Fig. 4B eine Seitenansicht und die Fig. 4C eine Draufsicht auf die in den Schallisolationsblock 40 eingegossene Axialkolbenmaschine 1 dar.

Im Gegensatz zu dem in den Fig. 3A bis 3C gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Ausführungsbeispiel entsprechend den Fig. 4A bis 4C eine umlaufende Ausnehmung 53 auf, in welcher die Befestigungselemente 50, 51 angeordnet sind. Dies erleichtert die Montage des Schallisolationsblocks 40 an einem entsprechend angeformten, nicht dargestellten Befestigungsflansch.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 5A bis 5C dargestellt. Dabei zeigt Fig. 5A eine Frontansicht, die Fig. 5B eine Seitenansicht und die Fig. 5C eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel.

Die Axialkolbenmaschine 1 ist in den Schallisolationsblock 40 in gleicher Weise wie bei dem in den Fig. 2A bis 2C dargestellten Ausführungsbeispiel eingegossen. Der Schallisolationsblock 40 besteht, wie auch bei den Ausführungsbeispielen entsprechend den Fig. 3A bis 3C und 4A bis 4C aus einem Mineralbeton. Der Schallisolationsblock 40 weist eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Kontur auf, wie dies aus den Schnittdarstellungen der Fig. 5B und 5C zu ersehen ist. Der Schallisolationsblock 40 ist ferner von einem Tragrahmen 60 umgeben, dessen konische Innenkontur an die Mantelfläche des kegelstumpfförmig ausgebildeten Schallisolationsblocks 40 angepaßt ist. Die kegelstumpfförmige Ausbildung des Schallisolationsblocks 40 erleichtert in Verbindung mit der konischen Ausbildung des Tragrahmens 60 die Montage. Die in den Schallisolationsblock 40 eingegossene Axialkolbenmaschine 1 wird dabei in Pfeilrichtung 62 in den Tragrahmen 60 eingeführt, wobei der Tragrahmen 60 gleichzeitig den Anschlag für den Schallisolationsblock 40 bildet, so daß ein Durchrutschen des Schallisolationsblocks 40 durch den Tragrahmen 60 verhindert wird.

An seinem rückseitigen Ende kann der Schallisolationsblock 40 zudem durch einen Deckel 63 verschlossen sein. Die vorderseitige Stirnfläche des Tragrahmens 60 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Flansch 64 verbunden. Ferner können weitere Verbindungselemente 65 vorgesehen sein, um die Axialkolbenmaschine 1 unmittelbar mit dem Flansch 64 zu verbinden. Auf diese Weise wird eine stabile Befestigung erreicht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Schallisolationsblock 40 und der zugehörige Tragrahmen 60 an dem Flansch 64 exzentrisch angeordnet. Der Flansch 64 kann Befestigungsbohrungen 65 zur Befestigung an weiteren Maschinenelementen, z. B. an einem Antriebsmotor oder an einer Tragkonstruktion, aufweisen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt. Insbesondere sind eine Vielzahl weiterer geometrischer Ausbildungen des Schall­ isolationsblocks 40 und der zugehörigen Tragkonstruktion denkbar.

Claims (12)

1. Kolbenmaschine mit einem Schallisolationsmantel (39), der zumindest in einem sich parallel zu der Triebwelle (2) der Kolbenmaschine (1) erstreckenden Bereich die Kolbenmaschine (1) umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallisolationsmantel (39) aus einem Mineralbeton (33) besteht, in welchen Tragteile (28) eingebettet sind, die gegenüber dem Mineralbeton (33) eine erhöhte Tragkraft aufweisen.

2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragteile (28) aus Metall gebildet sind.

3. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebwelle (2) in einer frontseitigen (25) und einer rückseitigen (27) Tragplatte gelagert ist, wobei die frontseitige (25) und die rückseitige (27) Tragplatte durch die Tragteile (28) des Schallisolationsmantels (39) miteinander verbunden sind.

4. Kolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Tragteilen um mit den Tragplatten (25, 27) verbindbare Bolzen (28) insbesondere Gewindebolzen, handelt.

5. Kolbenmaschine mit einem Schallisolationsmantel, der zumindest in einem sich parallel zu der Triebwelle (2) der Kolbenmaschine (1) erstreckenden Bereich die Kolbenmaschine (1) umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallisolationsmantel aus einem einstückigen Schallisolationsblock (40) aus Mineralbeton gebildet ist, in welchem die Kolbenmaschine (1) eingegossen ist.

6. Kolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schallisolationsblock (40) Befestigungselemente (50, 51) zur Befestigung der Kolbenmaschine (1) mitsamt dem Schallisolationsblock (40) vorgesehen sind.

7. Kolbenmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallisolationsblock (40) im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

8. Kolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallisolationsblock (40) in einen Tragrahmen (60) eingepaßt ist, dessen konische Innenkontur (61) an die kegelstumpfförmige Außenkontur des Schallisolationsblocks (40) angepaßt ist.

9. Kolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (60) mit einem Flansch (64) verbunden ist, der an der Stirnfläche (41) mit größerem Durchmesser des kegelstumpfförmigen Schallisolationsblocks (40) anliegt.

10. Kolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallisolationsblock (40) an der dem Flansch abgewandten Seite mit einem Deckel (63) verschlossen ist.

11. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Mineralbeton um ein Gebinde mit einer Mineral-Komponente und einer Komponente aus einem Harzbindemittel handelt.

12. Kolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Mineral-Komponente um Kieselkalk und bei dem Harzbindemittel um Epoxidharz handelt.