DE19703114A1 - Hydraulische Flügelzellenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Flügelzellen­ maschine mit einem Rotor, der mehrere radial bewegbare Flügel aufweist, mit einem Stator, der eine Statorboh­ rung aufweist, in der der Rotor drehbar angeordnet ist und deren Innenwand als Führungskontur ausgebildet ist, an der die Flügel anliegen und mit je einer Seitenplat­ tenanordnung an den axialen Stirnseiten von Rotor und Stator, die zusammen mit dem Rotor, den Flügeln und dem Stator Flügelzellen begrenzen.

Eine derartige Maschine kann sowohl als Motor (US 4 376 620, US 3 254 570) als auch als Pumpe (US 3 255 704) ausgebildet sein. Bei einer Rotation des Rotors gegenüber dem Stator bewegen sich die Flügel radial nach innen und nach außen, wobei die Bewegung durch die Führungskontur gesteuert wird. Die Führungs­ kontur weist hierbei Ruheabschnitte auf, in denen die Statorbohrung einen Durchmesser aufweist, der nur ge­ ringfügig größer als der Außendurchmesser des Rotors ist, und Arbeitsabschnitte, in denen die Statorbohrung einen größeren Durchmesser aufweist. Zwischen den Ruhe­ abschnitten und den Arbeitsabschnitten sind Kommutie­ rungsabschnitte vorgesehen, in denen die Flügel radial von innen nach außen bzw. von außen nach innen bewegt werden. Die Anlage der Flügel an der Führungskontur wird hierbei durch Federn bewirkt. In den meisten Fäl­ len wird aber noch eine zusätzliche hydraulische Unter­ stützung verwendet, um den Anlagedruck der Flügel an der Führungskontur zu erhöhen.

Obwohl das Prinzip, wie oben gesagt, sowohl für Motoren als auch für Pumpen verwendbar ist, wird aus Gründen der Einfachheit die nachfolgende Erklärung anhand eines Motors vorgenommen.

Die Flügel werden in den Arbeitsabschnitten auf ihrer Hochdruckseite mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, die unter einem erhöhten Druck steht. Die Niederdruck­ seite der Flügel sieht sich einem niedrigeren Druck ausgesetzt. Die Druckdifferenz über die Flügel erzeugt das notwendige Drehmoment für den Antrieb des Rotors. In einigen Fällen kann es sein, daß sich eine geschlos­ sene Flügelzelle zwischen dem Hochdruck- und dem Nie­ derdruckanschluß der Maschine befindet. In diesem Fall gilt die Druckdifferenz über zwei oder mehr Flügel.

Wie bei allen hydraulischen Maschinen ist es wichtig, daß die inneren Leckagen kleingehalten werden, die Ma­ schine also auch im Innern dicht ist. Hierbei bieten solche Bereiche besondere Schwierigkeiten, in denen die Dichtung zwischen bewegten Teilen erfolgen muß.

Bei einer Flügelzellenmaschine ist dies zunächst die Anlage der Flügel an der Führungskontur. Darüberhinaus müssen die Flügelzellen auch seitlich abgedichtet wer­ den. Hierbei gibt es in den bekannten Fällen sowohl die Reibung zwischen dem Rotor und den Seitenplatten als auch die Reibung zwischen den Flügeln bei ihrer radia­ len Bewegung und den Seitenplatten. Da zum Erzeugen der Dichtigkeit hier erhebliche Drücke aufgebracht werden, bedingt jede dieser Bewegungen einen Verschleiß und verschlechtert damit das Betriebsverhalten und zwar insbesondere dann, wenn Hydraulikflüssigkeiten verwen­ det werden, die schlechter schmieren als die bislang verwendeten synthetischen Hydrauliköle. Eine derartige Flüssigkeit ist beispielsweise Wasser.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Betriebs­ verhalten einer hydraulischen Flügelzellenmaschine zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Flügelzel­ lenmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Seitenplattenanordnungen am Rotor befestigt sind und gemeinsam mit ihm relativ zum Stator rotieren.

Mit dieser Ausgestaltung verhindert man zwar nicht, daß bewegte Teile aneinander reiben. Man entkoppelt aber zumindest teilweise verschiedene Bewegungsarten vonein­ ander. Bislang drehte sich der Rotor mit seinen Flügeln relativ zu den Seitenplatten. Dies hatte zur Folge, daß die Rotorstirnfläche an der Seitenplatte reibt. Bei der vorliegenden Ausgestaltung reibt nun die Seitenplatte an der Statorstirnfläche. Anders sieht es allerdings bei der Reibung der Flügel aus. Die Flügel mußten bis­ her nicht nur eine reine Radialbewegung gegenüber den Seitenplatten durchführen. Die Radialbewegung war viel­ mehr von der Rotationsbewegung überlagert, so daß die Flügel im Prinzip über die gesamte Fläche der Seiten­ platten streichen mußten. Um die Reibung hier gering zu halten, war eine hochpräzise Fertigung der Flügel und der Seitenplatten mit einer entsprechenden Abstimmung aufeinander erforderlich. Dies ist nun nicht mehr der Fall. Die Flügel führen gegenüber den Seitenplatten eine reine radiale Bewegung aus, während die Seiten­ platten gegenüber der Stirnseite des Stators eine reine Rotationsbewegung durchführen. Diese beiden Bewegungen werden also strikt voneinander entkoppelt. Dementspre­ chend können sich die einzelnen Teile besser aufeinan­ der einfahren, so daß eine höhere Dichtigkeit erzielt wird. Zwar ergibt sich ebenfalls eine überlagerte Bewe­ gung der Flügel gegenüber dem Stator. Diese wird jedoch auf einen kleineren Bereich beschränkt, so daß hier die Angelegenheit nicht mehr so kritisch ist. Insgesamt ergibt sich also aufgrund dieser konstruktiven Maßnah­ men ein etwas geringerer Verschleiß, der zu einem bes­ seren Betriebsverhalten der Maschine führt. Insbesonde­ re beim Motor führt die geringere Reibung auch zu einem besseren Startmoment oder allgemein zu einem besseren Anlaufverhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Seiten­ plattenanordnung eine Innenplatte und eine Außenplatte auf, wobei zwischen Innen- und Außenplatte eine hydrau­ lische Drucktaschenanordnung ausgebildet ist. Mit Hilfe der Drucktaschenanordnung können in Axialrichtung wir­ kende Druckkräfte von der Seitenplattenanordnung auf Stator und Rotor ausgeübt werden. Während man die Dich­ tungskräfte beim Rotor gegebenenfalls auch durch ein Zusammenspannen mit mechanischen Befestigungsgliedern erreichen könnte, ist dies bei der Berührungsfläche zum Stator hin schwieriger. Die hydraulischen Kräfte, die in der Drucktaschenanordnung erzeugt werden können, reichen jedoch aus,um auch in diesem Bereich eine Dich­ tung zu erzeugen. Die Außenplatte kann hier als Wider­ lager verwendet werden, an dem der Druck in den Druck­ taschen "abgestützt" wird, um die Innenplatte gegen Rotor und Stator zu pressen.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die Druckta­ schenanordnung für jede Flügelzelle mindestens eine Drucktasche aufweist, die mit der Flügelzelle verbunden ist. Eine derartige ständige Verbindung sorgt dafür, daß immer dann, wenn die Flügelzelle unter Druck ge­ setzt wird, der gleiche Druck auch in der Drucktasche herrscht. Umgekehrt sorgt man auch dafür, daß der Druck in der Drucktasche absinkt, wenn in der Flügelzelle kein Druck herrscht. Dementsprechend werden die Dicht­ kräfte auch nur dann aufgebaut, wenn sie benötigt wer­ den. In den unbelasteten Flügelzellen sind keine Dicht­ kräfte notwendig. Dementsprechend wird hier auch keine Dichtkraft erzeugt und der Verschleiß gering gehalten.

Vorzugsweise weist die Drucktasche in Axialrichtung eine größere Druckfläche als die Flügelzelle auf. Un­ abhängig davon, wie groß der Druck in der Flügelzelle ist, wird durch diese Maßnahme dafür gesorgt, daß die Anpreßkraft der Seitenplatte an den Stator größer ist als die Kraft, die aufgrund des Druckes in der Flügel­ zelle versucht, die Seitenplatte vom Stator abzuheben. Diese Maßnahme ist relativ einfach. Sie gewährleistet aber die Dichtigkeit der Maschine.

Mit Vorteil weist jede Drucktasche eine Dichtung auf. Damit kann man die Genauigkeit beim Bearbeiten der In­ nenplatte und der Außenplatte etwas vermindern. Die Dichtigkeit wird nicht mehr nur dadurch erzeugt, daß die beiden Platten aneinander anliegen. Unterstützt wird die Dichtigkeit durch die Dichtung.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Dichtung durch einen Dichtring gebildet ist, der unter Vorspannung zwischen Innen- und Außenplatte in der Drucktasche an­ geordnet ist. Ein derartiger Dichtring, der beispiels­ weise als Rundschnurdichtring oder O-Ring ausgebildet sein kann, ist preisgünstig erhältlich und leicht zu montieren.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Innenplatte eine Ausnehmung aufweist, in deren Bereich der Dicht­ ring in Axialrichtung nicht an ihr anliegt. Mit dieser Maßnahme wird dafür gesorgt, daß die unter Druck ste­ hende Hydraulikflüssigkeit auch in einen Bereich zwi­ schen Innenplatte und Dichtring vordringen kann. Hier­ bei reicht das Vordringen an einer Stelle aus. Die Hy­ draulikflüssigkeit hebt dann nämlich sozusagen sukzes­ sive den Dichtring von der Innenplatte ab und preßt ihn gegen die Außenplatte. Damit steht die gesamte Fläche der Drucktasche zur Verfügung, um den hydraulischen Druck aufzunehmen und die entsprechenden Kräfte zu er­ zeugen und nicht nur der Raum, der von dem Dichtring umgrenzt ist. Die Anordnung läßt sich also auch dann einsetzen, wenn nur ein begrenzter Bauraum zur Verfü­ gung steht.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Dichtung auch durch eine Membran gebildet sein, die mit der In­ nenplatte verbunden ist. Die Membrane wird bei einer Druckbeaufschlagung der Drucktasche gegen die Außen­ platte gepreßt und erzeugt dadurch die notwendigen An­ preßkräfte. Die Membrane kann beispielsweise an die Innenplatte angespritzt sein, wenn dort ein Kunststoff­ überzug vorhanden ist.

Vorzugsweise ist im Bereich der Drucktaschen ein klei­ ner Spalt zwischen Innenplatte und Außenplatte ausge­ bildet. Wie oben gesagt, müssen Innenplatte und Außen­ platte nun nicht mehr präzise aneinander angepaßt sein. Man kann sogar soweit gehen, bewußt einen kleinen Spalt freizulassen. Die Dicke des Spalts liegt im Bereich von wenigen hundertstel bis etwa 3/10 mm. Ein derartig kleiner Spalt kann mit dem Dichtring oder der Membran problemlos abgedichtet werden, ohne daß man eine nach­ teilige Verformung der Dichtung befürchten müßte. Der Spalt hat aber den Vorteil, daß eine mögliche einseiti­ ge Belastung der Außenplatte kompensiert werden kann. Eine derartige einseitige Belastung führt zu einer, wenn auch geringen, Schiefstellung der Außenplatte ge­ genüber der Innenplatte. Ohne den Spalt würde dies un­ mittelbar dazu führen, daß die Außenplatte die Innen­ platte beaufschlagt und diese mit einer größeren Kraft gegen den Stator preßt, was zu einem erhöhten Ver­ schleiß führt. Dies kann zunächst durch den Spalt auf­ gefangen werden. Dieser erlaubt nämlich eine kleine Neigung der Außenplatte gegenüber der Innenplatte. Der Spalt erleichtert auch die Montage. Das Moment, mit dem die den Rotor und die Seitenplattenanordnung zusammen­ haltenden Bolzen angezogen werden, muß nicht für alle Bolzen genau gleich sein. Es kann aber höher sein als ohne Spalt, weil das Zusammenziehen der Seitenplatten nicht unmittelbar zu einer Anlage am Rotor führt.

Mit Vorteil ist die Innenplatte zumindest auf ihrem am Stator anliegenden Bereich mit einem reibungsvermin­ dernden Kunststoff versehen. Ein derartiger Kunststoff arbeitet mit dem Material des Stators, beispielsweise rostfreiem Stahl, reibungsarm zusammen. Bewährt haben sich hier Kunststoffe, die aus der Gruppe der hochfe­ sten thermoplastischen Kunststoffe auf der Basis von Polyaryletherketonen ausgewählt sind. In Frage kommen hier beispielsweise Polyetheretherketone, Polyamide, Polyacetalen, Polyarylether, Polyethylenterephthalate, Polyvinylensulfite, Polysulfone, Polyethersulfone, Po­ lyetherimide, Polyamidimid, Polyarcylate, Phenolharze, wie Novolack-Harze, oder ähnliches, wobei als Füllstof­ fe Glas, Graphit, Polytetrafluorethylen oder Kohlen­ stoff, insbesondere in Faserform, verwendet werden kön­ nen. Besonders bewährt hat sich hierbei Polyetherether­ keton (PEEK). Bei Verwendung derartiger Materialien läßt sich auch Wasser als Hydraulikflüssigkeit verwen­ den.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zwischen der Innenplatte und dem Rotor ein mit einem Niederdruckanschluß verbundener Kanal vorgesehen ist, der benachbart zu den Flügelzellen und zu den Bewe­ gungsbereichen der Flügel verläuft. Trotz aller Vor­ sichtsmaßnahmen kann man in der Regel nicht verhindern, daß Hydraulikflüssigkeit in Bereiche gelangt, wo sie an und für sich nicht erwünscht ist. Auch wenn es sich hierbei nur um sehr geringe Mengen handelt, kann eine derartige Leckage im Betrieb zum Aufbau von Drücken führen, die dem Betriebsdruck der hydraulischen Maschi­ ne entsprechen. Wenn nun die Hydraulikflüssigkeit durch Leckage in den Bereich zwischen Rotor und Seitenplatte gelangt, dann muß man dafür Sorge tragen, daß diese Hydraulikflüssigkeit nicht zu einem Aufspreizen der Seitenplatten mit entsprechend größerer Undichtigkeit führt. Hierzu ist nun der Kanal vorgesehen. Er umgrenzt in Radialrichtung ein möglichst großes Gebiet um den Mittelpunkt des Rotors herum. Die Größe ist natürlich durch die Flügelzellen einerseits und die Bewegungsbe­ reiche der Flügel andererseits eingeschränkt, wobei zu letzteren auch hydraulische Bereiche gehören, die zur Bewegungssteuerung der Flügel zählen. Auf jeden Fall kann man mit Hilfe des Kanals dafür sorgen, daß der radial innerhalb des Kanals liegende Bereich druckfrei bleibt. Jede Hydraulikflüssigkeit, die bis zu dem Kanal kommt, kann sich radial nicht weiter nach innen fort­ bewegen, sondern wird durch den Kanal zu dem Nieder­ druckanschluß abgeführt. Hierdurch kann man die Befe­ stigungsmittel, die die Seitenplatten und den Rotor in Axialrichtung zusammenhalten, beispielsweise Bolzen, relativ kleinhalten. Die Dimensionierung wird verein­ facht.

Mit Vorteil erfolgt der Zu- und Abfluß von Hydraulik­ flüssigkeit aus radialer Richtung. Man befreit also die Seitenplattenanordnungen von Steuerungsaufgaben. Sie müssen die Hydraulikflüssigkeit nicht mehr richtig kom­ mutieren. Sie müssen lediglich dafür sorgen, daß die Flügelzellen dicht bleiben. Dies vereinfacht den Aufbau der Maschine ganz erheblich.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß Versorgungsan­ schlüsse für den Zu- und den Abfluß in der Führungskon­ tur angeordnet sind. Mit anderen Worten mündet sowohl der Pumpenanschluß als auch der Tankanschluß bzw. der Hochdruck- und der Niederdruckanschluß in die Innenwand der Statorbohrung. Die Kommutierung erfolgt dann auto­ matisch beim Vorbeilaufen der Flügel. Diese werden dann lagerichtig mit den entsprechenden Drücken versorgt.

Vorzugsweise weist hierbei die Führungskontur Arbeits- und Ruheabschnitte auf, zwischen denen Kommutierungs­ abschnitte angeordnet sind, wobei am Beginn und am Ende jedes Kommutierungsabschnitts je ein Versorgungsan­ schluß mit derselben Richtung angeordnet ist. Die Kom­ mutierungsbereiche oder -abschnitte sind die einzigen Abschnitte, in denen sich die Flügel bewegen. Durch die Anordnung je eines Versorgungsanschlusses mit der glei­ chen Richtung sowohl am Anfang als auch am Ende eines jeden Kommutierungsbereichs sorgt man dafür, daß die Flügel beim Ein- bzw. Ausfahren in oder aus dem Rotor nicht mit einer Druckdifferenz belastet werden. So kann man beispielsweise zwei Pumpen- oder Hochdruckanschlüs­ se an den Enden eines Kommutierungsabschnittes vorse­ hen, in dem die Flügel ausfahren. Zwei Tankanschlüsse oder Niederdruckanschlüsse werden dementsprechend an den Enden des Kommutierungsabschnitts vorgesehen, in dem die Flügel einfahren. Dadurch, daß die Flügel beim Aus- und Einfahren nicht mit einer Druckdifferenz bela­ stet sind, werden sie auch nicht gegen den Rotor ge­ preßt. Die Reibung zwischen Rotor und Flügeln wird also in den Kommutierungsabschnitten so klein wie möglich gehalten. Auch hierdurch wird der Verschleiß kleinge­ halten und das Betriebsverhalten verbessert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenmo­ tor,

Fig. 2 eine Detailvergrößerung A nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Dichtungs­ anordnung,

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt V-V nach Fig. 1 und

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI nach Fig. 1.

Ein Flügelzellenmotor 1 weist einen Stator 2 auf, in dem ein Rotor 3 drehbar angeordnet ist. Zu diesem Zweck weist der Stator eine Statorbohrung auf, deren Innen­ wand eine Führungskontur 4 bildet. Die Führungskontur 4 weist zwei einander diametral gegenüberliegende Ruhe­ abschnitte 5 auf, in denen die Statorbohrung einen nur geringfügig größeren Durchmesser als der Rotor auf­ weist, und zwei ebenfalls einander diametral gegenüber­ liegende Arbeitsabschnitte 6, in denen die Statorboh­ rung einen größeren Durchmesser aufweist. Zwischen den Ruheabschnitten 5 und den Arbeitsabschnitten 6 sind Übergangs- oder Kommutierungsabschnitte 7, 7a vorgese­ hen.

Der Rotor 3 weist eine Vielzahl, im vorliegenden Fall acht, Flügel 8 auf, die mit Hilfe einer Feder 9 radial auswärts und damit an die Führungskontur 4 gedrückt werden.

Die prinzipielle Arbeitsweise eines derartigen Motors 1 läßt sich anhand von Fig. 4 erläutern. Im Stator sind Pumpenkanäle 10 und Tankkanäle 11 vorgesehen. In Fig. 4 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt, daß die Pumpenkanäle 10 und die Tankkanäle 11 in der glei­ chen Ebene liegen. Tatsächlich liegen sie aber, wie in Fig. 1 ersichtlich ist, in axial zueinander versetzten Ebenen.

Da die Maschine rotationssymmetrisch aufgebaut ist, wird im folgenden nur ein Arbeitsabschnitt 6 erläutert werden.

Der Pumpenkanal 10 ist über zwei Pumpenbohrungen 12, 13, die am Anfang und am Ende des Kommutierungsab­ schnitts 7 angeordnet sind, mit der Statorbohrung ver­ bunden, d. h. die Pumpenbohrungen 12, 13 münden in der Führungskontur 4. Der Tankkanal 11 ist über Tankbohrun­ gen 14, 15 ebenfalls mit der Statorbohrung verbunden, d. h. auch die Tankbohrungen 14, 15 münden in der Füh­ rungskontur 4 und zwar am Anfang und am Ende des auf den Kommutierungsabschnitt 7 folgenden Kommutierungsab­ schnitt 7a.

Wenn sich nun der Rotor 3 in Richtung des Pfeiles 16 dreht, dann passiert ein Flügel 8 zunächst die Pumpen­ bohrung 12. Da Hydraulikflüssigkeit mit dem gleichen Druck auch durch die Pumpenbohrung 13 zugeführt wird, sieht sich der Flügel 8 auf beiden Seiten in Umlauf­ richtung dem gleichen Druck ausgesetzt. Er kann also unter der Kraft der Feder 9 radial ausfahren, ohne, daß er durch hydraulische Drücke gegen den Rotor gepreßt wird. Gegebenenfalls kann die Kraft der Feder 9 noch durch nicht näher dargestellte hydraulische Drücke un­ terstützt werden.

Sobald der Flügel 8 die zweite Pumpenbohrung 13 pas­ siert hat, wird nur noch auf seiner Hochdruckseite Hy­ draulikflüssigkeit zugeführt. Die Hochdruckseite ist die in Bewegungsrichtung hintere Seite. Sobald der vor­ laufende Pumpenflügel 8a die Tankbohrung 14 passiert hat, fließt die Hydraulikflüssigkeit auf der Nieder­ druckseite des Flügels 8 in die Tankbohrung ab. Es bil­ det sich also eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Flügels 8 aus, die das notwendige Drehmoment erzeugt, um den Rotor 3 anzutreiben.

Auch im folgenden Kommutierungsabschnitt 7a sieht sich der Flügel 8 auf seinen beiden Seiten dem gleichen Druck ausgesetzt, nämlich dem Tankdruck. Dementspre­ chend wird er nicht durch eine Druckdifferenz der hy­ draulischen Flüssigkeit belastet, wenn er unter der Wirkung der Führungskontur 4 wieder in den Rotor 3 hin­ eingeschoben wird.

Zwischen den einzelnen Flügeln sind Flügelzellen 17 gebildet. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß diese Flügel­ zellen begrenzt werden durch den Rotor 3 und den Stator 2 (in Radialrichtung) und durch benachbarte Flügel 8, 8a in Umfangsrichtung. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß für die Abdichtung der Flügelzellen 17 in Axialrichtung an beiden axialen Stirnseiten von Rotor 3 und Stator 2 Seitenplattenanordnungen 18 vorgesehen sind. Diese Sei­ tenplattenanordnungen 18 begrenzen die Flügelzellen 17 in Axialrichtung.

Die Seitenplattenanordnungen 18 bestehen aus einer In­ nenplatte 19 und einer Außenplatte 20. Die beiden Sei­ tenplattenanordnungen 18 und der Rotor 3 sind mit Hilfe von Bolzen 21 aneinander befestigt, d. h. die Seiten­ plattenanordnungen 18 rotieren gemeinsam mit dem Rotor 3 gegenüber dem Stator 2.

Da die Seitenplattenanordnungen 18 gemeinsam mit dem Rotor 3 rotieren, können die Flügel 8 in Bezug auf die Seitenplatten immer an der gleichen Stelle radial ein- und auswärts bewegt werden. Eine Reibung in Umlaufrich­ tung entsteht in Bereichen 22 zwischen der Innenplatte 19 und dem Stator 2. Um hier die notwendige Dichtigkeit zu erzeugen, muß die Innenplatte 19 mit einer gewissen Kraft gegen den Stator 2 gepreßt werden. Diese Kraft wird mit Hilfe einer hydraulischen Drucktasche 23 er­ zeugt, die über einen Kanal 24 mit der Flügelzelle 17 in Verbindung steht. Hierbei ist die Querschnittsfläche der Drucktasche 23 in Axialrichtung größer als die Querschnittsfläche der Flügelzelle 17 in die gleiche Richtung. Dementsprechend ist die Kraft, die axial von außen nach innen wirkt, größer als die Kraft, die axial von innen nach außen wirkt. Die Innenplatte 19 wird daher mit einer positiven Kraft gegen den Stator 2 ge­ preßt.

Die Anpreßkraft entsteht allerdings nur dann, wenn sich Hydraulikflüssigkeit unter Druck in der Flügelzelle 17 befindet. Nur dann ist eine Abdichtung aber auch not­ wendig. Wenn sich die entsprechende Flügelzelle 17 in einem Ruheabschnitt 5 befindet, wird zwar kein hydrau­ lischer Anpreßdruck erzeugt. Dieser ist aber auch nicht notwendig, weil keine Hydraulikflüssigkeit abgedichtet werden muß.

Die Innenplatte 19 weist zumindest im Bereich 22 eine Oberfläche mit einem reibungsvermindernden Kunststoff auf, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK). In vie­ len Fällen wird es aber günstig sein, die gesamte In­ nenplatte 19 mit dem Kunststoff zu überziehen oder sie sogar aus diesem Kunststoff auszubilden, wobei Verstär­ kungen aus rostfreiem Stahl vorgesehen sein können.

Die Außenplatte 20 ist aus einem stabileren Material gebildet, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Durch diese Werkstoffkombination kann man auch Wasser als Hydraulikflüssigkeit einsetzen.

Zwischen der Innenplatte 19 und der Außenplatte 20 ist zumindest im Bereich der Drucktaschen 23 ein kleiner Spalt 25 ausgebildet. Dieser Spalt 25 hat eine Dicke von wenigen hundertstel bis ca. 3/10 mm. Er dient dazu, etwaige Schieflagen der Außenplatte 20 gegenüber der Innenplatte 19 zu kompensieren, d. h. zu verhindern, daß durch eine möglicherweise auftretende Schieflage, wie sie beispielsweise durch eine ungleichmäßige Belastung der Außenplatte 20 hervorgerufen werden könnte, eine entsprechend höhere Anpreßkraft der Innenplatte 19 an den Stator 2 hervorgerufen werden könnte. Er erleich­ tert auch die Montage. Die Bolzen 21 können mit einem relativ großen Moment angezogen werden, das allerdings nicht gleichmäßig sein muß, wobei das Risiko, daß es zu einem Klemmen am Stator kommt, normalerweise relativ klein ist.

Um diesen Spalt 25 abzudichten (und natürlich überhaupt die Drucktasche 23 nach außen abzudichten), ist eine Dichtung in Form eines Dichtrings 26 vorgesehen, der in Form eines Rundschnurdichtringes oder O-Rings ausge­ führt ist. Dieser liegt unter einer gewissen Vorspan­ nung (Kompression) sowohl an der Innenplatte 19 als auch an der Außenplatte 20 an. Hinzu kommt allerdings, daß der Dichtring 26 nicht in seiner gesamten Länge an der Innenplatte 19 anliegt. Es ist vielmehr eine Aus­ nehmung 27 vorgesehen, in deren Bereich der Dichtring 26 einen kleinen Abstand von der Innenplatte 19 hat. In dieser Ausnehmung 27 kann nun in die Druckkammer 23 eintretende Hydraulikflüssigkeit unter den Dichtring 26 gelangen. Die Hydraulikflüssigkeit kann sich dann ent­ lang der Länge des Dichtrings 26 unter diesem fort­ pflanzen und preßt damit den Dichtring 26 axial gegen die Außenplatte 20. Hierdurch wird der wirksame Quer­ schnitt der Drucktasche 23 vergrößert. Dies soll anhand von Fig. 3 erläutert werden, die diese Funktionsweise schematisch darstellt.

Fig. 3a zeigt die Ausgestaltung ohne Ausnehmung 27. Hier könnte die Hydraulikflüssigkeit nur in Radialrich­ tung auf den Dichtring 26 wirken, wie dies durch Pfeile schematisch dargestellt ist. Zwar läßt sich auch da­ durch eine Dichtigkeit erreichen, weil der Dichtring 26 hierdurch verformt wird und den Spalt 25 abdichtet. Für eine Druckbeaufschlagung der Innenplatte 19 steht aber im Grunde nur der Bereich innerhalb des Dichtrings 26 zur Verfügung.

Wenn, wie in Fig. 3b dargestellt, die Hydraulikflüssig­ keit durch die Ausnehmung 27 auch unter den Dichtring 26 gelangen kann, dann preßt sie den Dichtring 26 auch in Axialrichtung gegen die Platte 20, so daß aufgrund des entsprechenden Gegendrucks auf die Innenplatte 19 eine größere Druckangriffsfläche zur Verfügung steht. Außerdem wird die Dichtigkeit verbessert.

Alternativ dazu kann in nicht näher dargestellter Weise die Abdichtung der Drucktasche 23 auch dadurch erfol­ gen, daß jede Drucktasche eine Membran aufweist, die einstückig mit der Innenplatte 19 ausgebildet ist. Die­ se Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Innenplatte 19 einen Kunststoffüberzug auf­ weist. In diesem Fall kann die Membran zusammen mit dem Kunststoffüberzug hergestellt werden.

Fig. 5 zeigt die Seite der Innenplatte 19, auf der die Drucktaschen 23 angeordnet sind. Fig. 6 zeigt die ge­ genüberliegende Seite der Innenplatte 19.

Aus Fig. 2 und Fig. 6 läßt sich erkennen, daß die In­ nenplatte 19 im Bereich der Flügelzellen 17 Taschen 28 aufweist. Mit Hilfe dieser Taschen läßt sich ein Gleichgewicht zwischen den hydraulischen Kräften auf der axialen Innenseite und der axialen Außenseite der Innenplatten 19 erzielen. Dies ist insbesondere in den Kommutierungsbereichen 7, 7a wichtig, weil sich der Querschnitt der Flügelzellen 17 hier verändert. Mit Hilfe der Taschen 28 läßt sich jedoch eine konstante Druckfläche zur Verfügung stellen.

Auf der in Fig. 6 dargestellten Innenseite der Innen­ platte 19 ist ein Kanal 29 vorgesehen, der den Flügel­ zellen, genauer gesagt den Drucktaschen 28, eng benach­ bart folgt. Darüber hinaus umgibt er auch den Bewe­ gungsbereich der Flügel 8, der hier durch eine Radial­ nut 30 dargestellt ist. Diese Radialnut 30 kann unter anderem auch dazu verwendet werden, Hydraulikflüssig­ keit zur Basis 31 der Flügel 8 zu transportieren, um den hydraulischen Druck nach außen zu verstärken. Dar­ über hinaus kann diese Radialnut 30 auch für eine hy­ draulische Entlastung der Flügel 8 bei Bewegung in Ra­ dialrichtung verwendet werden, was zu einer Reibungs­ verminderung führt.

Der Sinn des Kanals 29 liegt darin, daß er Hydraulik­ flüssigkeit, die trotz aller Dichtungsbemühungen zwi­ schen Rotor und Seitenplattenanordnungen 18 nach innen (in Radialrichtung) vordringt, abführt. Hierdurch er­ hält man in dem Bereich radial innerhalb des Kanals 29 einen Raum, der nicht von dem Druck der Hydraulikflüs­ sigkeit beaufschlagt wird. Dementsprechend kann man die Bolzen 21 so klein halten, daß sie zwischen die einzel­ nen Flügelzellen 8 passen.

Wenn die Innenplatte 19 einen Kunststoffüberzug auf­ weist oder aus Kunststoff gebildet ist, dann kann man sämtliche Kanäle, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, beim Gießen der Platte einfach durch Ausbilden einer entsprechenden negativen Gußform erzeugen.

Claims (14)

1. Hydraulische Flügelzellenmaschine mit einem Rotor, der mehrere radial bewegbare Flügel aufweist, mit einem Stator, der eine Statorbohrung aufweist, in der der Rotor drehbar angeordnet ist und deren In­ nenwand als Führungskontur ausgebildet ist, an der die Flügel anliegen und mit je einer Seitenplatten­ anordnung an den axialen Stirnseiten von Rotor und Stator, die zusammen mit dem Rotor, den Flügeln und dem Stator Flügelzellen begrenzen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenplattenanordnungen (18) am Rotor (3) befestigt sind und gemeinsam mit ihm re­ lativ zum Stator (2) rotieren.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenplattenanordnung (18) eine Innen­ platte (19) und eine Außenplatte (20) aufweist, wobei zwischen Innen- und Außenplatte (19, 20) eine hydraulische Drucktaschenanordnung (23) ausgebildet ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaschenanordnung für jede Flügelzelle (17) mindestens eine Drucktasche (23) aufweist, die mit der Flügelzelle (17) verbunden ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktasche (23) in Axialrichtung eine grö­ ßere Druckfläche als die Flügelzelle (17) aufweist.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Drucktasche (23) eine Dichtung (26) aufweist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (26) durch einen Dichtring gebil­ det ist, der unter Vorspannung zwischen Innen- und Außenplatte (19, 20) in der Drucktasche (23) ange­ ordnet ist.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenplatte (19) eine Ausnehmung (27) auf­ weist, in deren Bereich der Dichtring (26) in Axi­ alrichtung nicht an ihr anliegt.

8. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung auch durch eine Membran gebildet ist, die mit der Innenplatte verbunden ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Drucktaschen (23) ein kleiner Spalt (25) zwischen Innenplatte (19) und Außenplatte (20) ausgebildet ist.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenplatte (19) zumindest auf ihrem am Stator (2) anliegenden Bereich (22) mit einem reibungsvermindernden Kunststoff versehen ist.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenplatte (19) und dem Rotor (3) ein mit einem Niederdruckanschluß (32) verbundener Kanal (29) vorgesehen ist, der benachbart zu den Flügelzellen (17) und zu den Be­ wegungsbereichen der Flügel (8) verläuft.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- und Abfluß von Hydrau­ likflüssigkeit aus radialer Richtung erfolgt.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Versorgungsanschlüsse (12-15) für den Zu- und den Abfluß in der Führungskontur (4) angeordnet sind.

14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungskontur Arbeits- und Ruhe­ abschnitte (5, 6) aufweist, zwischen denen Kommu­ tierungsabschnitte (7, 7a) angeordnet sind, wobei am Beginn und am Ende jedes Kommutierungsabschnitts (7, 7a) je ein Versorgungsanschluß (12, 13; 14, 15) mit derselben Richtung angeordnet ist.