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Axialkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaschine,
die als Pumpe oder Motor wirksam sein kann, bei der in einem Gehause ein Rotor und
eine Steuerscheibe angeordnet sind, wobei die Steuerscheibe zwei Steueröffnungen
enthält, die beim Drehen des Rotors abwechselnd mit Durchgängen im Rotor in Verbindung
gebracht werden, und von einer Schiefscheibe betätigte Axialkolben die Flüssigkeit
von einer Steueroffnung in die andere Steueröffnung der Steuerscheibe bringen.
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Bei Pumpen oder Motoren dieser Art ist es bekannt, an den Enden der
Steueröffnungen Ausschnitte in der Steuerscheibe anzubringen, über die die Durchgänge
in Verbindung gelangen, wenn sich der Rotor in seiner normalen Drehrichtung dreht.
Es wurden verschiedene Gestalten von Ausschnitten vorgeschlagen, jedoch besitzt
die am meisten gebräuchliche Gestalt der Ausschnitte einen V-förmigen Querschnitt,
der sich in der Tiefe gegen die damit zusammenhängende Steueröffnung erweitert.
Der Zweck dieser Ausschnitte besteht darin, eine schnelle änderung des Druckes in
jedem Durchgang, also eine sogenannte Stoßwelle in dem Augenblick zu vermeiden,
in dem der Durchgang in Verbindung mit einer Steueröffnung gelangt.
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Tatsächlich sind hierbei zwei Wirkungen zu beachten. Erstens, in
dem
Fall, in dem in einer Hochdrucksteueröffnung einer Pumpe eine Strömung von der Steueröffnung
zu dem Durchgang stattfinden muß, um den Druck im Durchgang auf eine Höhe aufzubauen,
der dem Druck in der Steueröffnung entspricht, und zweitens, muß eine Strömung von
dem Durchgang im Rotor in die Steueröffnung freige geben werden, bis der Durchgang
sich voll in die Steueröffnung öffnet, so daß ein Druckanstieg t«em Durchgang im
Rotor über dem Druck in der Steueröffnung hinaus verhindert wird.
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Falls eine Stoßwelle verhindert werden soll, muß der erste Arbeitsvorgang
mit einer relativ stark gedrosselten Strömung ausgerührt werden, der zweite Arbeitsvorgang
muß indessen mit einer relativ gering gedrosselten Strömung ausgeführt werden Die
gleichen Erfordernisse sind bei der Strömung zu und aus den Durchgängen hinsichtlich
der Niederdrucksteuerbffnung erforderliche, nämlich eine gedrosselte Strömung von
dem Durchgang zur Steueröffnung, die von einer relativ ungedrosselten Strömung zum
Durchgang gefolgt wird Die erforderlichen Bedingungen können mit V-förmigen Ausschnitten
nicht errecht werden, da in dem Fall der Hochdrucksteueröffnung der Querschnitt,
der für die Strömung von der Steueröffnung zu dem Durchgang sich mit dem Quadrat
der Winkeländerung des Rotors erhöht, von einer Stellung aus, in der die Spitze
des Ausschnittes zuerst in Verbindung Itit dem Durchgang gelangt.
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Ferner wurden auch feststehende Drosselstellen in der Steuer scheibe
vorgeschlagen, jedoch ergeben diese feststehenden Drosselstellen nicht die erforderlichen
Unterschiede in der Drosselung der Strömung in den beiden entgegengesetzten Richtungen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Axialkolbenmaschine
zu schaffen, in der verbesserte Einrichtungen vorgesehen sind, die die. Strömung
zwischen den Durchgängen und den Steueröffnungen in der oben beschriebenen Weise
steuern.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Ende jeder gebogenen Steueröffnung
in der Steuerscheibe mit weiteren Durchgängen versehen ist, die derart hydrodynamisch
ausgebildet sind, daß sie in der einen Strömungsrichtung einen größeren hydrodynamischen
Widerstand als in der anderen Richtung ergeben und einer der Durchgänge einen höheren
Widerstand in der Strömungsrichtung aus seiner damit zusammenhängenden Steueröffnung
und der andere Durchgang einen höheren Widerstand in der Strömung zu seiner Steueröffnung
aufweist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachstehend anhand der Zeichnungen
näher erläutert werden.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Pumpe im Schnitt gemäß
einem -Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht einer Steuerscheibe
der Pumpe, die in Fig. 1 gezeigt ist, Fig. 3 und 4 Je ein Schnitt nach den Linien
3-3 und 4-4 von Fig. 2, und Fig. 5 und 6, 7 und 8, 9 und 10, 11 und 12 Schnitte,
die man Fig. 3 und 4 entsprechen, jedoch alternative Ausführungen der Erfindung
zeigen.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Pumpe ist eine Axialkolbenpumpe und
besitzt ein hohles Gehäuse 10 mit einem Einlaß 11 und einem Auslaß 12 an dem einen
Ende des Gehäuses. Das andere Ende des Gehäuses 10 ist mittels eines Deckels 13
abgeschlossen, in dem drehbar eine Welle 14 gelagert ist. An der Welle 14 befestigt
und
innerhalb des Gehäuses 10 ist ein Rotor 15 drehbar angeordnet, in dem eine Mehrzahl
von in Winkeln unterteilte axiale Bohrungen 16 ausgebildet sind. Jede Bohrung 16
enthält einen Tauchkolben 17, der mittels einer Druckfeder 18 vorgespannt ist. Die
Bohrungen 16 enden in Durchgängen 16a, die nach einem Ende der Stirnfläche des Rotors
15 offen sind.
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Jeder Tauchkolben 17 besitzt ein kugelförmiges Endteil 19, dessen
nach außen gerichtetes Ende abgeflacht ist. In jedem kugelförmigen Endteil 19 ist
eine Bohrung 20 vorgesehen, die in dem Inneren des Tauchkolbens 17 und mit dem anderen
Ende in dem abgeflachten Endteil 19 mündet. Die Endteile 19 der Tauchkolben 17 sind
in entsprechend ausgebildete Kugelschalen von Gleitschuhen 21 gelagert. Jeder Gleitschuh
21 besitzt eine Stirnfläche, die mit einer hydrostatischen Lagertasche 23 ausgebildet
ist, die über eine Bohrung 24 mit einem Raum innerhalb des Gleitschuhs in Verbindung
steht, der durch die Abflachung des entsprechenden Endteils 19 gebildet wird.
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Die Gleitschuhe 21 gleiten auf einer geneigt angeordneten Schiefscheibe,
die in der Nähe des Deckels 13 angeordnet ist. Indem sich der Rotor im Betrieb dreht,
bewirkt die Schiefscheibe eine hin- und hergehende Bewegung der Tauchkolben 19 in
den entsprechenden Bohrungen 16.
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Zwischen dem genannten einen Ende des Rotors und dem Ende des Gehäuses
10, in dem sich der genannte Einlaß 11 und der Auslaß 12 befinden, ist eine ringförmige
Steuerscheibe 25 angeordnet.
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In dieser Steuerscheibe 25 sind zwei gebogene Steueröffnungen 26,
27 ausgebildet, durch die Flüssigkeit zwischen den Einlaß 11 und dem Auslaß 12 über
die Durchgänge 16a in dem Rotor 15 strömt.
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Die Steueröffnung 26 steht in Verbindung mit dem Einlaß 11, während
die Steueröffnung 27 in Verbindung mit dem Auslaß 12 steht.
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Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Steuerscheibe an einem Ende
der
Niederdrucksteueröffnung 26 mit einem Durchgang versehen.
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Dieser Durchgang wird als eine scharfkantige Bohrung 28 in der Stirnfläche
der Steuerscheibe an einer Stelle in einem Abstand von dem Ende der Steueröffnung
ausgebildet, wobei eine stromlinienförmige Bohrung 29 in der Wand der Steueröffnung
ausgebildet ist, die in Verbindung mit der Bohrung 28 steht. Ein Durchgang dieser
Art besitzt einen höheren Strömungswiderstand zur Steueröffnung 26 als derjenige
aus der Steueröffnung 26 ist, da in der ersten Richtung die Flüssigkeit in den Durchgang
durch eine scharfkantige Düse eintritt, während die Flüssigkeit, die in der entgegengesetzten
Richtung durch eine stromlinienförmige Düse strömt. Ein Verhältnis des Strömungswiderstandes
in den beiden Richtungen beträgt etwa 2:1.
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Ein gleicher Durchgang ist am anderen LEnde der Hochdrucksteueröffnung
27 ausgebildet. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist hier indessen die scharfkantige
Bohrung 30 in der Wand der Steueröffnung 27 ausgebildet, während die stromlinXienSörmige
Bohrung 31 in die Stirnfläche der Steuerscheibe 25 mUndet.
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Die Anordnung, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, benutzt das gleiche
Prinzip wie die Anordnung nach den Fig. 3 und 4, mit der Ausnahme, daß die Durchgänge
jetzt durch Nuten gebildet werden, die in der Stirnfläche der Steuerscheibe ausgebildet
sind, und diese Nuten bilden Durchgänge, wenn die Stirnfläche der Steuerscheibe
gegen die Endfläche des Rotors anliegt. Der Durchgang in dem Fall der Niederdrucksteueröffnung
ist durch eine relativ große Aussparung 32 gebildet, die in einem Abstand von dem
Ende der Steueröffnung angeordnet ist und eine Nut 33 von halbkreisförmigem Querschnitt
öffnet in die Steueröffnung, so daß ein stromlinienförmiger Eingang 33a gebildet
wird. Die oeffnung in die Aussparung 32 besitzt indessen eine scharfkantige Mündung
33b. In dem Fall der-Hochdrucksteueröffnung besitzt die Nut 34
einen
scharfkantigen Eintritt in die Steueröffnung und einen stromlinienförmigen Eintritt
in die Aussparung 35.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 wurde ein etwas
anderes Prinzip der Arbeitsweise gewählt. In diesem Fall besitzt.
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jede Steueröffnung einen Durchgang, der von jedem Ende sich bis zu
einer Drosselstelle erweitert, die zwischen den Enden angeordnet ist, wobei die
Drosselstelle näher an einem Ende des Durchganges als an dem anderen Ende angebracht
ist. Auf diese Weise, wenn die Flüssigkeit von dem genannten einen Ende zu dem anderen
Ende strömt, entsteht ein Gewinn an Druck in dem Durchgang vor dem Austritt, jedoch
kein Gewinn von Druck, wenn die Strömung in der umgekehrten Richtung erfolgt, so
daß für ein gegebenes Ausmaß der Strömung ein geringerer Druckabfall für den Strömungsfluß
in der anderen Richtung vorhanden ist.
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In dem Fall der Niederdrucksteueröffnung (Fig. 7) ist die Drosselstelle
36a dichter an dem Ende des Durchganges 36 angeordnet, das in die Steueröffnung
mündet. Im Fall der Hochdrucksteueröffnung ist die Drosselstelle 37a näher an dem
Ende des Durchganges 37 angeordnet, das in die Stirnfläche der Steuerscheibe mündet.
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In den Fig. 9 und 10 sind Nuten 38, 39 vorgesehen, die-die Aussparungen
40, 41 in der Stirnfläche der Steuerscheibe zu den entsprechenden Steueröffnungen
verbinden, die die Durchgänge 36, 37 von Fig. 7 und 8 ersetzen.
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In den Fig. 11 und 12 sind schließlich Durchgänge 42, 43 vorgesehen,
von denen jeder eine zylindrische Kammer 44, 45 enthält.
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Eine Abzweigung 42a, 43a des Durchganges besitzt einen schar£-kantigen
Eintritt und öffnet tangential in die Kammer. Die andere Abzweigung 42b, 43b des
Durchganges besitzt einen stromlinienförmigen Eintritt und öffnet in die Mitte der
damit zusammenhängenden Kammer. Die Wirbelbewegung, die in jeder Kammer entsteht,
wenn
FlüssigkeIt von dem Durchgang 42a oder 43a strömt, bewirkt, daß der Widerstand der
Strömung in dieser Richtung beträchtlich erhöht wird. In der entgegengesetzten Strömungsrichtung
entsteht keine entsprechende Erhöhung des Strömungswiderstandes.
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Patentansprüche: