DE2054575A1

DE2054575A1 - Hydraulic machine

Info

Publication number: DE2054575A1
Application number: DE19702054575
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 3320 Salzgitter; Kuhlenkamp Alfred Dr.-Ing. Prof. 3300 Braunschweig Weule
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-11-06
Filing date: 1970-11-06
Publication date: 1972-05-10

Description

flydraulische Maschine Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Maschine mit einem Rotor, der im Bereich seines Umfanges vom Öldruck beaufschlagt ist und mit zwei planparallelen Stirnflächen dichtend in einem Gehäuse angeordnet ist und dessen Welle beidseitig über Je eine Lagerbuchse und eine elastische Dichtung nach außen geführt ist. Flydraulic machine The invention relates to a hydraulic machine Machine with a rotor, which is acted upon by oil pressure in the area of its circumference is and arranged sealingly with two plane-parallel end faces in a housing and its shaft has a bearing bush and an elastic seal on both sides is led to the outside.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art liegt über die zwischen den Lagerbuchsen und der Welle gebildeten Ringspalte an den elastischen Dichtungen der volle Systemdruck an. Dadurch tritt an diesen Dichtungen eine große Reibung und ein entsprechender Verschleiß auf.In known arrangements of this type lies over between the bearing bushes and the shaft formed annular gaps on the elastic seals the full system pressure at. As a result, there is a great deal of friction and a corresponding amount of friction at these seals Wear on.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der die vorerwähnten Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß wird dies dadurcb erreicht, daß an beiden Seiten zwischen der Lagerbuchse und der elastischen Dichtung ein mit der RUcklauflcitlrng verbundener Druckentlastungskanal mündet, wobei außerdem die dem Rotor zugewandten Seiten der zwischen den Lagerbuchsen und der Welle gebildeten Ringspalte durch einen Druckausgleichskanal miteinander in erbindung stehen.The invention is based on the object of showing a way that avoids the aforementioned disadvantages. According to the invention, this is achieved by that on both sides between the bearing bush and the elastic seal with a the return flow connected pressure relief duct opens, and also the the rotor facing sides between the Bushings and the Shaft formed annular gap through a pressure equalization channel with each other in connection stand.

Bei einer bevorsugten Ausführungsforn der Erfindung bilden die beiden Lagerbuchsen Je eine Labyrinthdichtung.In a preventive embodiment of the invention, the two form Bearing bushes One labyrinth seal each.

Als Beispiel für eine hydraulische Maschine, bei der die Erfindung anwendbar ist, wird im folgenden anhand der Zeichnung ein hydraulischer Schwenkantrieb beschrieben.As an example of a hydraulic machine in which the invention is applicable, a hydraulic rotary actuator is shown below with reference to the drawing described.

Es zeigen: Figur 1 den hydraulischen Schwenkantrieb schematisch im Querschnitt, Figur 2 einen Längsschnitt gemäß der Linie II-II in Figur 1 entsprechend einer ersten Ausftihrungsform der Erfindung, Figur 3 einen ebensolchen Längsechnitt entsprechend einer zweiten und Figur 4 einen ebensolohen Längsschnitt entsprechend einer dritten Austührungsform der Erfindung.Shown are: FIG. 1, the hydraulic swivel drive schematically in FIG Cross-section, Figure 2 is a longitudinal section along the line II-II in Figure 1 accordingly a first embodiment of the invention, FIG. 3 shows a longitudinal section of the same type corresponding to a second and FIG. 4 a longitudinal section of the same length a third embodiment of the invention.

Das Ausführungsbeispiel ist ein hydraulischer Schwenkantrieb mit zwei vorgegebenen stabilen Endstellungen, der einen mit eines Schwenktltigel versehenen hydraulischen Stellmotor enthält, welcher im Bereich der beiden Endetellungen dttrch ein in Abhängigkeit von der Winkel stellung des DrehflUgels betätigtes Ventil gesteuert wird.The embodiment is a hydraulic swivel drive with two predetermined stable end positions, one of which is provided with a pivot pin contains hydraulic servomotor, which in the area of the two end positions dttrch a valve actuated depending on the angular position of the rotary vane is controlled will.

Das blockartige Gehäuse des Schwenkantriebes besteht aus einem Mittelstück 1 und zwei Seitenstücken 1' und 1", die in bekannter Weise durch Schrauben (nicht dargestellt) miteinander verbunden sind. Von einer zylindrischen Bohrung 2 des Mittelstckes, an die sich unmittelbar der Schwenkraum 3 flir den Schwenkflügel 4 anschließt, wird ein Rotor 5 aufgenommeh, an dem der Schwenkflügel befestigt ist. Der Rotor 5 wird, wie weiter unten erläutert, im Bereich seines Umfanges vom Öldruck beaufschlagt und ist, ebenso wie der Schwenkflügel 4, in Achsrichtung nur um das für die Drehbewegung erforderliche Mindestspiel kürzer als das Mittelstück 1, so daß er dichtend zwischen den Seitenstücken 1' und 1" sitzt. Der Rotor geht beiderseits in eine Welle 6 über, die durch je eine Lagerbuchse 40 und 40' und eine elastische Dichtung 41 und 41' nach außen geführt ist. Den Abschluß nach außen bildet je ein Deckel 42 und 42'.The block-like housing of the rotary actuator consists of a center piece 1 and two side pieces 1 'and 1 ", which in a known manner by screws (not shown) are connected to each other. From a cylindrical bore 2 of the middle section, which is immediately followed by the swivel space 3 for the swivel vane 4 a rotor 5 received, on which the swivel vane is attached. The rotor 5 is as explained below, acted upon by the oil pressure in the area of its circumference and, like the swivel vane 4, is only about that for the rotary movement in the axial direction required minimum play shorter than the middle piece 1, so that it is sealing between the side pieces 1 'and 1 "sits. The rotor merges into a shaft 6 on both sides, each through a bearing bush 40 and 40 'and an elastic seal 41 and 41' is led to the outside. The closure to the outside is formed by a cover 42 and 42 '.

Im folgenden werden zunächst weitere Einzelheiten des hydraulischen Schwenkantriebes beschrieben, die zwar zu seinem Verständnis erforderlich sind, Jedoch als solche den Gegenstand der Patentanmeldung P 19 28 749.1 bilden. Danach wird die spezielle Ausgestaltung im Sinne der Erfindung erläutert.In the following, further details of the hydraulic Part-turn actuator described, which are necessary for its understanding, However, as such, form the subject of patent application P 19 28 749.1. Thereafter the special embodiment in the sense of the invention is explained.

Dem Stcllmotor 3-4-6 ist ein Mehrwege-Ventil mit zwei Schaltstellungen vorgeschaltet. Die dieses Ventil aufnehmende Bohrung 7 ist in dem gleichen Gehäuse angeordnet wie der Stellmotor selbst, und zwar etwa tangential zu dem Schwenkraum 3. Sie nimmt zwei Stnuerkolben 8 und 9 sowie zwei Antriebskolben 10 und 11 auf, die auf einer Stange 12 angeordnet und innerhalb der Bohrung zwischen zwei Endstellungon frei beweglich sind. In die hinter den Antriebskolben liegenden Räume der Bohrung 7 münden zwei von einem Vorsteuerventil kommende hydraulische Steuerleitungen 13 und 14, durch deren wechselweise Beaufschlagung die Steuerkolben 8 und 9 über die Antriebskolben 10 und 11 wahlweise in die linke oder in die rechte Schaltstellung (wie gezeichnet) gebracht werden können.The actuator 3-4-6 is a multi-way valve with two switching positions upstream. The bore 7 receiving this valve is in the same housing arranged like the servomotor itself, approximately tangential to the swivel space 3. It takes two Stnuerkolben 8 and 9 and two drive pistons 10 and 11, the arranged on a rod 12 and within the bore between two end positions are freely movable. In the spaces of the bore behind the drive piston 7 two hydraulic control lines 13 coming from a pilot control valve open and 14, by alternately acting on the control piston 8 and 9 via the Drive piston 10 and 11 either in the left or in the right switch position (as drawn) can be brought.

In der Bohrung 7 des Mehrwege-Ventils 7-8-9 befinden sich zwei Einlaßöffnungen 15 und i6, die an die von der Pumpe kommende Zuflußleitung 17 angeschlossen sind, eine an die Abflußleitung 18 angeschlossene Aus laßöffnung 19 sowie weitere Offnungen, an die sich eine erste Arbeitsleitung 20, eine erste Rückleitung 21, eine zweite Arbeitsleitung 22 und eine zweite Rückleitung 23 anschließen. Die Leitungen 20...23 sind durch Kanäle gebildet, die die Bohrung 7 unmittelbar mit der zylindrischen Bohrung 2 für den Rotor 5 bzw. mit dem Schwenkraum 3 verbinden.In the bore 7 of the multi-way valve 7-8-9 there are two inlet openings 15 and i6, which are connected to the inflow line 17 coming from the pump, one connected to the discharge line 18 from outlet opening 19 and further openings, to which a first working line 20, a first return line 21, a second Connect working line 22 and a second return line 23. Lines 20 ... 23 are formed by channels that the bore 7 directly with the cylindrical Connect the bore 2 for the rotor 5 or with the swivel space 3.

Das Mehrwege-Ventil 7-8-9 ist so ausgebildet, daß es in der ersten Schaltstellung (wie dargestellt) die erste Arbeitsleitung 20 und die erste Rückleitung 21 und in der zweiten Schaltstellung die zweite Arbeitsleitung 22 und die zweite Rückleitung 23 mit der ZufluXleitung 17 bzw. mit der Abflußleitung i8 verbindet.The multi-way valve 7-8-9 is designed so that it is in the first Switching position (as shown) the first working line 20 and the first return line 21 and in the second switching position the second working line 22 and the second Return line 23 connects to the inlet line 17 or to the outlet line i8.

Die erste und die zweite Arbeitsleitung 20 und 22 münden mit Einlaßöffnungen 24 und 25 beiderseits des Schwenkraumes 3 in die zylindrische Bohrung 2. Im Rotor 5 sind zur steuerbaren Verbindung des Schwenkraumes mit den beiden Einlaßöffnungen 24 und 25 zwei periphere Aussparungen 26 und 27 angeordnet, und zwar so, daß bei Erreichen der ersten Endstellung des Schwenkflügels 4 (wie dargestellt) die Verbindung des Schwenkraumes 3 mit der ersten Arbeitsleitung 20 unterbrochen wird und umgekehrt. Durch den Rotor 5 und dasNittelstück 1 des Geh.:iuses wird somit ein stellungsabhängiges, als Drehschieber wirkendes Ventil gebildet.The first and second working lines 20 and 22 open with inlet openings 24 and 25 on both sides of the swivel space 3 in the cylindrical bore 2. In the rotor 5 are for controllable connection of the swivel space with the two inlet openings 24 and 25 two peripheral recesses 26 and 27 arranged, in such a way that at Reaching the first end position of the swivel vane 4 (as shown) the connection of the pivoting space 3 is interrupted with the first working line 20 and vice versa. Through the rotor 5 and the center piece 1 of the Geh.:iuses is Consequently a position-dependent valve acting as a rotary slide is formed.

Zum radialen Druckausgleich sind symmetrisch zu den Aussparungen 26 und 27 am Rotor 5 weitere Aussparungen 28 und 29 angeordnet1 die mit den ersteren durch voneinander getrennte (nebeneinander liegende) Kanäle 30 und 31 verbunden sind.For radial pressure equalization, the recesses 26 are symmetrical and 27 on the rotor 5 further recesses 28 and 29 are arranged with the former connected by separate (adjacent) channels 30 and 31 are.

Ein weiteres stellungsabhängiges Ventil wird durch die Schmalkante des Schwenkflügels 4 und die im Schwenkraum mündenden Auslaßöffnungen 32 und 33 der ersten und der zweiten Rückleitung 21 und 23 gebildet. Diese Auslaßöffnungen sind so angeordnet, daß die Auslaßöffnung 32 der ersten Rückleitung durch die Kante des Schwenkflügel. 4 bei Erreichen der ersten Endstellung verschlossen wird und umgekehrt, Der beschriebene Schwenkantrieb hat folgende Wirkungsweise: Wird, ausgehend von der in der Zeichnung dargestellten Betriebsstellung, das Mehrwege-Ventil 7-8-9 durch einen Druckimpuls über die zweite Steuerleitung 14 in die linke Schaltstellung-gebracht, eo werden die bisherigen Verbindungen gesperrt und es werden mit der Zuflußleitung 17 die zweite Arbeitsleitung 22 und mit der Abflußleitung 18 die zweite Rückleitung 23 in Verbindung gebracht.Another position-dependent valve is created by the narrow edge of the swivel vane 4 and the outlet openings 32 and 33 opening into the swivel space the first and second return lines 21 and 23 are formed. These outlet openings are arranged so that the outlet port 32 of the first return line through the edge of the swivel vane. 4 is closed when the first end position is reached and Conversely, the quarter turn actuator described has the following mode of operation: Will, starting from the operating position shown in the drawing, the multi-way valve 7-8-9 brought into the left switch position by a pressure pulse via the second control line 14, eo the previous connections will be blocked and it will be with the inflow line 17 the second working line 22 and with the drain line 18 the second return line 23 related.

Dadurch strömt Drucköl über die Aussparung 27 in den rechts vom Schwenkflügel 4 befindlichen Abschnitt des Schwenkraumes 3 und treibt den Schwenkflügel rasch in Richtung auf die AÜslaßöffnung 331 durch die das verdrängte Öl in die Abflußleitung i8 fließt.As a result, pressure oil flows through the recess 27 into the right of the swivel vane 4 located section of the Swivel space 3 and drives the swivel vane quickly in the direction of the outlet opening 331 through which the displaced oil into the drain line i8 flows.

Nach dem Eintritt der linken Kante des Schwenkflügels in den Bereich der Auslaßöffnung 33 wird diese Öffnung fortschreitend verschlossen; gleichzeitig wird durch die in Drehrichtung nacheilende Kante der Aussparung 27 auch die Einlaßöffnung 25 fortschreitend verschlossen, bis beide Öffnungen - wie in der gezeichneten Stellung die Öffnungn32 und 24 - völlig abgedeckt sind. Während dieses Vorganges erfolgt ein weiches und geräuscharmes Abbremsen des Schwenkflügels 4 sowie der über die Achse 6 mit diesem verbundenen angetriebenen Massen. Infolge der erläuterten Verbindungen wird der Schwenkflügel bis zur erneuten Umschaltung des Ventils 7-8-9 in der jeweils erreichten Endstellung festgehalten.After the left edge of the swivel vane enters the area the outlet opening 33, this opening is progressively closed; simultaneously becomes the inlet opening due to the edge of the recess 27 lagging in the direction of rotation 25 progressively closed until both openings - as in the position shown openings 32 and 24 - are completely covered. During this process takes place a soft and low-noise braking of the swivel vane 4 and of the Axis 6 with this connected driven masses. As a result of the connections explained until the valve 7-8-9 switches over again in the respective reached end position held.

wird Der Rotor 5 von den Öffnungen 24 und 25 bzw. vom Schwenkraum 3 her im Bereich seines Umfanges vom Öldruck beaufschlagt. Ohne weitere Maßnahmen würde deshalb über den Dichtspalt zwischen den Deckflächen des Rotors und dem Seitenstück 1' und von hier über den durch das Passungsspiel zwischen der Buchse 40 und der Welle 6 gebildeten Ringspalt an der elastischen Dichtung 41, und in entsprechender Weise an der Dichtung ei1', der volle Systemdruck (Arbeitsdruck) anliegen. Dies wird im Sinne der Erfindung bei dem Ausfiihriingsbeispiel nach Figur 2 durch zwei gemeinsam anzuwrnndc Maßnahmen vermieden: An beiden Seiten mündet zwischen der Lagerbuchse 40 bzw. The rotor 5 from the openings 24 and 25 or from the swivel space 3 is acted upon by the oil pressure in the area of its circumference. Without further action would therefore over the sealing gap between the top surfaces of the rotor and the side piece 1 'and from here through the clearance between the socket 40 and the Shaft 6 formed annular gap on the elastic seal 41, and in a corresponding The full system pressure (working pressure) is applied to the seal ei1 '. this is in the sense of the invention in the embodiment according to Figure 2 by two Measures to be taken jointly avoided: Open on both sides between the bearing bush 40 resp.

40' und der elastischen Dichtung 41 bzw. 41' ein zur Rücklaufleitung führender Druckentlastungskanal 43 bzw. 43', und es stehen ferner die dem Rotor 5 zugewandten Seiten der zwischen den Lagerbuchsen und der Welle 6 gebildeten Ringspalte miteinander durch einen Druckausgleichskanal 44 in Verbindung.40 'and the elastic seal 41 or 41' to the return line leading pressure relief channel 43 or 43 ', and there are also the rotor 5 facing sides of the annular gaps formed between the bearing bushes and the shaft 6 with each other through a pressure equalization channel 44 in connection.

Dieser verläuft durch den Rotor und mündet beiderseits in eine zur Welle 6 hin offene Rille, die an der dem Rotor zugewandten Seite der beiden Lagerbuchsen 40, 40' zwischen diesen und dem Rotor gebildet ist. In Figur 2 sind diese Rillen 45, 45' im Rotor selbst angebracht.This runs through the rotor and flows into one on both sides Shaft 6 towards the open groove on the side of the two bearing bushes facing the rotor 40, 40 'is formed between these and the rotor. In Figure 2 these are grooves 45, 45 'mounted in the rotor itself.

Die Druckentlastungskanäle bewirken, daß der Systemdruck von den elastischen Dichtungen ferngehalten wird. Es bildet sich entlang den Dicht spalten zwischen den Deckflächen des Rotors und den Seitenstücken 1' und 1" und entlang den Ringspalten zwischen den Lagerbuchsen 40 bzw. 40' und der Welle 6 zu beiden Seiten des Rotors ein gewisser Lëckstrom aus. Die beiden Leckströme werden in der Praxis stets ungleich sein. Durch den Druckentlastungskanal 44 wird verhindert, daß infolge dieser Ungleichheit Deckflächen des Rotors unter verschiedenem Druck stehen, was eine nicht unerhebliche Axialkraft zur Folge haben könnte.The pressure relief channels cause the system pressure from the elastic Seals is kept away. It forms along the tight gaps between the top surfaces of the rotor and the side pieces 1 'and 1 "and along the annular gaps between the bearing bushes 40 or 40 'and the shaft 6 on both sides of the rotor a certain leakage current. The two leakage currents are always unequal in practice be. By the pressure relief channel 44 is prevented that as a result of this inequality The top surfaces of the rotor are under different pressures, which is a not insignificant one Axial force could result.

In weiterer Ausgestaltung sind die Buchsen 40, 40' als Labyrinthdichtungen ausgebildet, in denen in an sich bekannter Weise der Syxtemdruck bis auf den geringen Rücklaufdruck abgebaut wird.In a further embodiment, the sockets 40, 40 'are designed as labyrinth seals formed, in which in a known manner the Syxtemdruck except for the minor Return pressure is reduced.

In Figur 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Druckausgleichskanal 44 in Rillen 46 und 46' mündet, die dadurch gebildet sind, daß die dem Rotor 5 zugewandten Stirnseiten der Lagerbuchsen 40 bzw. 40' um die axiale Länge dieser Rillen gegenüber der Innenfläche der Seitenstücke 1' bzw. 1" nach außen versetzt sind.In Figure 3, an embodiment is shown in which the pressure equalization channel 44 opens into grooves 46 and 46 ', which are formed in that the rotor 5 facing End faces of the bearing bushes 40 and 40 'opposite by the axial length of these grooves the inner surface of the side pieces 1 'and 1 "are offset to the outside.

Gemäß Figur 4 ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, einen Druckaubgleichskanal 47 vorzusehen, der nicht durch den Rotor 5, sondern im Gehäuse 1* ' verlauft.According to FIG. 4, it is also possible within the scope of the invention to use a pressure equalization channel 47 to be provided, which does not run through the rotor 5, but in the housing 1 * '.

Claims

Patent claims

Hydraulic machine with an oil pressure in the range of its scope acted upon rotor, the sealing with two plane-parallel end faces in one Housing is arranged and its shaft on both sides by a bearing bush and each an elastic seal is guided to the outside, characterized in that on both sides between the bearing bush (40, 40 ') and the elastic seal (41, 4i ') a pressure relief channel (43, 43') connected to the return line opens, in addition, the sides facing the rotor (5) of the between the bearing bushes and the shaft (6) formed annular gaps with each other through a pressure equalization channel (44; 47) are in connection.

2. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that that the two bearing bushes (40, 40 ') each form a labyrinth seal.

3. Hydraulic machine according to claim 1 or 2, characterized that the pressure equalization channel (47) runs in the housing (1'-1-1 ").

4. Hydraulic machine after a. of claims 1 to 3, characterized characterized in that the pressure equalization channel (44) runs through the rotor (5).

5. Hydraulic machine according to claim 3 or 4, characterized in that that on the rotor (5) facing side of the two bearing bushes (40, 40 ') between these and the rotor each have an annular groove (45; 46) open towards the shaft (6) is formed, into which the pressure equalization channel (44; 47 ') opens.

6. Hydraulic machine according to claim 5, characterized in that that the grooves (46, 46 ') are formed by the end faces facing the rotor (5) of the bearing bushings (40, 40 ') are offset outward by the axial length of the grooves.

7. Hydraulic machine according to claim 5, characterized in that that the grooves (45, 45 ') are made in the rotor (5).