DE2303108A1 - Radialkolbenmaschine - Google Patents

Description

• Radialkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenmaschine mit in Bohrungen eines rotierenden Zylinderkörpers angeordneten Kolben, welche durch ein huberzeugendes Glied hin- und herbewegt werden und bei der die Druckmittelzu- und -abfuhr in einer zentrischen Längsbohrung des Zylinderkörpers erfolgt, der ausschließlich im Maschinengehäuse gelagert ist.
• Bei derartigen, weitverbreiteten Padialkolbenmaschinen erfolgt das Zu- und Abführen des Druckinittels durch einen sogenannten Steuerzapfen - das ist ein zylindrischer Körper, der mit sehr geringem Spiel in die zylindrische Längsbohrung des Zylinderkörpers eingepaßt ist. In diesem Steuerzapfen befinden sich Steuerschlitze und mit diesen verbundenen Kanälen, die Anschlmß an einen Verbraucher und an einen Druckmittelbehälter haben.
• Der Steuerzapfen kann zudem als Lagerkörper für den Zylinderkörper dienen, falls dieser nur einseitig im Maschinengehäuse gelagert ist.
• Derartige Maschinen haben verschiedene Nachteile. Dadurch, daß das oben erwähnte Spiel ziemlich klein sein muß, kann es vorkommen, daß durch Wärmedehnung des Steuerzapfens - dies kommt vor, wenn heißes Druckmittel aus dem Hydraulikkreis in die Maschine strömt - der Zylinderkörper frißt, wodurch die Maschine zerstört wird. Außerdem vergrößern sich nach einiger Betriebsdauer der Maschine durch mechanischen Abrieb am Steuerzapfen die Leckverluste teilweise erheblich, wodurch er Wirkungsgrad der Maschine leidet. Im übrigen stellt der Steuerzapfen ein sperriges und schweres Bauteil dar.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Radialkolbenmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, die einen guten Wirkungsgrad aufweist und bei der es nicht zu Fressern am Steuerglied kommt.
• Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in der zentrischen Längsbohrung zwei einander diametral gegenüberliegende,radial bewegliche Steuerkörper angeordnet sind, von denen jeder einen mit den Mündungen der Kolbenbohrungen zusammenwirkenden Steuerschliz aufweist, daß jeder Steuerkörper mit einer das Druckmitt-l führenden eitung verbunden ist, und daß die Steuerkörper kr ftschlüssig gegen die Tjand der Längsbohrung gepreßt werden.
• Bei einer solchen Radialkolbenmaschine gibt es keinerlei Probleme bezüglich des Spiels und der Leckverluste am Steuerglied.
• Die hier verwendeten Steuerkörper werden stets dicht an die Wand der Längsbohrung des Zylinders gedrückt, wo die Kolbenbohrungen münden. Selbst bei Abnützung der Steuerkörper entstehen praktisch keine Leckverluste, da die Steuerkörper selbsttätig stets nachgestellt werden. Die Steuerkörper benötigen nur etwa die Hälfte des Gewichts eines sonst üblichen Steuerzapfens. Ein Auswechseln infolge Abnützung oder Fressens wird nie notwendig sein.
• Besonders zweckmäßig ist es, wenn sich zwischen den einander zugewandten Flächen der Steuerkörper wenigstens ein mit einem Druckmittel beaufschlagtes Druckfeld befindet, in welchem eine die Steuerkörper gegen die Wand der Längsbohrung drückende Kraft erzeugt wird.
• Dieses Druckfeld kann von der Hochdruckseite der Maschine her beaufschlagt sein oder von einer fremden Druckmittelquelle.
• Da die Anpreßkraft der Steuerkörper an die Wand der Längstoh rung wegen der dabei entstehenden Reibungsverluste nicht groß sein soll, ist es zweckmäßig, Kompensationsdruckfelder an den Steuerkörpern auszubilden. Je nach deren Größe kan die Anpreßkraft genau dosiert werden, so daß die Reibungsverluste vernachlässigbar klein werden - bezogen auf die Leistung der gesamten Maschine.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenmaschine, Fig. 2 einen Schnitt längs II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt ähnlich nach Fig. 2 einer Variante Fig. 4 einen Schnitt ähnlich wie Fig. 2 einer weiteren Variante, Fig. 5 eine Draufsicht auf einen der Steuerkörper, Fig. 6 Steuerkörper für eine reversierbare Radialkolbenmaschine, Fig. 7 und Fig. 8 Schnitt und Ansicht einer Abwandlung des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 1.
• Die Radialkolbenmaschine besitzt ein Haschinengehäuse 10, das von einem Deckel 11 verschlossen ist. Im Naschinengehäuse 10 ist eine mittige Bohrung 12 ausgebildet, in welcher eine Lagerstelle 13 angeordnet ist. Der Deckel 11 hat ebenfalls eine mittige Bohrung 14, in der eine Lagerstelle 15 ausgebildet ist.
• Die beiden Bohrungen bzw. Lagerstellen fluchten miteinander und dienen zur kfnahme eines Zylinderkörpers 16, der einen Fortsatz 17 für seinen An- bzw. Abtrieb hat. Im Xylinderkörper sind mehrere radial verlaufende Bohrungen 18 ausgebildet, in denen Kolben 19 dicht gleitend geführt sind.
• Im Zylinderkörper 16 ist auf der dem Fortsatz 17 gegeniBberliegenden Seite eine Sackbohrung 20 ausgebildet, die eine Schulter 20' besitzt In diese Sackbohrung münden die im Zylinderkörper 16 ausgebildeten Sackbohrungen, und zwar mit einem reduzierten Durciirnesser 18'. Die Kolbenköpfe liegen an einem Verstellglied 21 an, das im Maschlnengenause quer zu dessen Längsachse verschiebbar angeordnet ist. Das Verstellglied ist als ringförmiger Körper ausgebildet, der über eine mit einem Handrad 22 versehene Spindel 23 und ein Halteglied 24 verschiebbar ist. Durch Querverschieben des Verstellglieds können der Hub der Kolben und damit die wörder- oder Schluckmenge der Radialkolbenmaschine verändert werden. Das Handrad 22 samt Spindel 23 sind in einem Aufsatz 25, der am Maschinengehause befestigt ist, gelagert. Das Verstellglied 21 ist stets von einer Feder 26 belastet, die es gegen das Halteglied 24 drückt.
• In der Sackbohrung 20 sind zwei Steuerkörper 27, 28 angeordnet, die an der Schulter 20' der Sackbohrung 20 anliegen. Wie die Fig. 2 zeigt, besteht jeder Steuerkörper aus einem etwa halbzylindrischen Segment, dessen Außenradius genau dem Radius der Sackbohrung 20 entspricht. Im Steuerkörper 27 ist ein Steuerschlitz 29 ausgebildet, der von der zylindrischen Oberfläche des Steuerkörpers ausgeht und soweit in diesen eindringt, daß noch ein Steg 30 stehenbleibt, dessen Dicke etwa einem Viertel der gesamten Höhe des Steuerkörpers entspricht. Der Grund des Steuerschlitzes 29 verläuft parallel zur ebenen Grundfläche des Steuerkörpers. In den Steuerschlitz 29 des S'euerkörpers 27 dringt von der Deckelseite her eine Bohrung 1 ein, in welche ein Rohr 32 eingeschweißt ist. An das Rohr ist eine nicht dargestellte Leitung oder ein nicht dargestellter Schlauch angeschlossen, welche Teile zu einem Verbraucher führen.
• Im Steuerkörper 28 befindet sich ebenfalls ein Steuerschlitz 33, der genauso ausgebildet ist wie derjenige im Steuerkörper 27. Der stehengebliebene Steg ist mit 34 bezeichnet. In den Steuerschlitz 33 dringt eine Bohrung 35 ein, in welche ein Rohr 36 eingeschweißt ist. Dieses Rohr ist über eine Leitung oder einen Schlauch mit einem nicht dargestellten Behälter verbunden. Die beiden Steuerkörper 27, 28 werden durch einen in der Sackbohrung 22 angeordneten Sprengring 37 gegen axiales Verschieben gesichert.
• Zwischen den einander zugewandten ebenen Grundflächen der beiden Steuerkörper ist ein Spalt 38 gebildet, in dem durch einen in sich geschlossenen Dichtkörper 39 ein Druckfeld 40 gebildet ist, dessen Größe durch den Dichtkörper bestimmt wird. In das Druckfeld 40 dringt eine vom Steuerschlitz 29 ausgehende Bohrung 41 ein. Am-Außenumfang des Steuerkörpers 28 sind in den Stegen neben dem Steuerschlitz 33 je eine Nut 42 bzw. 43 ausgebildet, die ebenso wie der Steuerschlitz 33 nicht über den gesamten Außenumfang des Steuerkörpers verlaufen. I: die Nut 42 dringt eine vom Druckfeld 40 kommende Bohrung 44 ein, wäl rend in dieNut 43 ebenfalls eine vom Druckfeld 40 kommende Bohrung 45 eindringt. Die beiden Steuerkörper sind durch einen Stift 46 gegen stärkeres Verschieben gesichert. Diese Sicherung ist jedoch nur notwendig für die Montage der beiden St euerkörper.
• Am Deckel 11 ist ein zweiter Deckel 48 befestigt, in dem zwei Bohrungen 49, 50 ausgebildet sind. Durch die Bohrung 49 dringt mit etwas Spiel das Rohr 32, während durch die Bohrung 50 ebenfalls mit etwas Spiel das Rohr 36 dringt. Beide Rohre sind gegenüber den Bohrungen durch Dichtungen 51, 52 abgedichtet.
• Es-sei angenommen, daß die Radialkolbenmaschine als Pumpe arbeite. Diese saugt dann über das Rohr 36 Druckmittel aus einem Behälter an, das in den Steuerschlitz 33 gelangt und während des Rotierens von den Kolben in den Steuerschlitz 29 des Steukörpers 27 verdrängt wird. Vom Steuerschlitz 29 gelangt es ueber das Rohr 32 zum Verbraucher. Der im Steuerschlitz 29 herrschende Druck wird über die Bohrung 41 in das Druckfeld weitergeleitet. Die hierdurch gebildete Kraft preßt beide Steuerkörper praktisch spielfrei gegen die Wand der Sackbohrung 20.
• Die Fläche des Druckfelds 40 muß dabei größer sein als die Grundfläche des Steuerschlitzes 29. Die gleiche Kraft wirkt natürlich auch am Steuerkörper 28. Damit nun die Reibungskraft der Steuerkörper auf den Zylinderkörper 16 nicht zu groß wird, werden in den Nuten 42, 43 Kompensationsdruckfelder aufgebaut, die über die Bohrungen 44, 45 mit demselben Druck beaufschlagt sind, der im Steuerschlitz 29 und im Druckfeld 40 herrscht.
• Durch entsprechendes Bemessen des Druckfeldes 40 und der Nuten 42, 43 kann die Anpreßkraft der Steuerkörper an die Wand der Sackbohrung 20 so bemessen werden, daß die Reibungsverluste sehr gering bleiben. Es genügt beispielsweise, wenn diese tberschußkraft 20 bis 30 kp beträgt. Die hierdurch ausgeübte Reibungskraft ist vernachlässigbar klein.
• Wiclitig ist nun noch, daß die Steuerkörper 27, 28 nicht mit dem Zylinderkörper rotieren. Diese Verdrehsicherung wird bewerkstelligt durch die Lagerung der Rohre 32, 36 in den Bohrungen 49, 50. Durch die Kraft im Druckfeld 40 wird aus den beiden Steuerkörpern 27, 28 ein quasi einteiliger Körper, der durch die zwei im Abstand voneinander angeordneten und die Rohre aufnehmenden Bohrungen 49, 50 absolut sicher gegen Verdrehen gesichert ist. Da die Rohre 32, 36 in ihren Bohrungen etwas Spiel besitzen, können sich die Steuerkörper 27, 28 radial geringfügig bewegen, wenn es erforderlich ist. Wenn sich die Oberflächen der Steuerkörper im Laufe der Zeit abnützen, so hat das auf die Dichtheit gegenüber der Wand der Sackbohrung keinerlei schädliche Folgen, da die i.m Dri;ckfeld 2'0 wirirende Kraft die Steuerkörper stets gegen diese Jand preßt. Hierdurch ist also eine stete, selbsttätig wirkende Machstellung gegeben.
• Da sich die Abnützung an den Kontskbflächen nur im Bereich einiger hundertstel Nillimeter bewegt, besteht nie 4e Gefahr, daß sich der Spat 33, wo sich das Druckfeld befindet, so vergrößert, daß Druckmittel aus dem Druckfeld über den Dichtkörper 39 entweichen könnte. Da sich die beschriesene Radialkolbenmaschine nicht für Reversierbetrieb eignet - das Verstellglied 21 kann nur von Kull bis +Q max verstellt werden - sind am Steuerkörper 27 keine Lompensationsfelder not1Tendig.
• Das Ausführungsbeispiel ac der Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Steuerkörper. Diese sind mit 55 und 56 bezeichnet. Steuerschlitze und Rohre sinu ähnlich ausgebildet wie zuvor, so daß diese nicht näher bezeichnet sind. An der dem Steuerkörper 56 zugewandten Fläche des Steuerkörpers 55 ist eine zylindrische ausnehmung 57 ausgebildet. n diese taucht ein zylindrischer Fortsatz 58 ein, der am Steuerkörper 56 ausgebildet ist. Radial außerhalb. dieses Fortsatzes ist wiederum zwischen die beiden Steuerkörper ein in sich geschlossener Dichtkörper 59 eingelegt, der ein Druckfeld 60 begrenzt, das über eine Bohrung 61 vom Steuerschlitz 62 her beaufschlagt ist. Da der Fortsatz 58 mit nur geringem Spiel in die Ausneiiinung 57 eingreift, -ist am Außenumfang der Ausnehmung 57 eine Nut 63 ausgebildet so daß Druckmittel bis an den Dichtkörper 59 dringen kann. Die Fläche des Druckfeldes setzt sich somit zusammen aus dem zylindrischen Teil und demjenigen, der bis zu dem Dichtkörper 59 reicht. Die von den Dichtkörpers 39 und 59 begrenzten Druckfelder haben etwa Rechteckform.
• Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 zeigt wiederum eine Abwandlung der beiden Steuerkörper. Sie sind. mit 64 und 65 bezeichnet. Diese Ausführungabeispiel entspricht im wesentlichen demjenigen nach der Fig. 3, jedoch mit dem Unterschied, daß in dem Ringraum 66 zwischen den beiden Steuerkörpern eine Tellerfeder 67 angeordnet ist. Diese übt hier die notwendige Anpreßkraft aus. Selbstverständlich kann auch hier zusätzlich ein von der Hochdruckseite beaufschlagtes Druckfeld ausgebildet werden.
• Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der Lagerung der Rohre 32 und 36. Das Rohr 32 ist in einem Gleitstein 70 fest angeordnet, z. B. durch Schweißen, das Rohr 36 in einem Gleitstein 71. Diese beiden Gleitsteine sind mit sehr geringem seitlichem Spiel in einem Schlitz 72 geführt, der in einem Deckel 73 ausgebildet ist, welcher dieselbe Funktion hat wie der Deckel 48 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.
• Die Gleitsteine 70, 71 können sich radial nach außen oder innen frei bewegen. Für die Abdichtung nach außen sorgt ein Dichtbalg 74. Durch diese Ausbildung wird eine besonders gute Sicherung der Steuerkörper 27, 28 gegen Verdrehen und Verkanten erreicht.
• Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 7 zeigt zwei Steuerkörper, die für eine reversierbare Radialkolbenmaschine geeignet sind.
• Sie sind mit 76 und 77 bezeichnet. Im Steuerkörper 76 ist ein Steuerschlitz 78, im Steuerkörper 77 ein Steuerschlitz 79 ausgebildet. Zwischen den beiden Steuerkörpern befindet sich wiederum ein durch einen Dichtkörper 80 begrenztes Druckfeld 81.
• Vom Druckfeld 81 führt jewe:ls eine Bohrung 82, 83 zum nächstgelegenen Steuerschlitz. In der Bohrung 82 ist ein Rückschlagventil 84 angeordnet, das sich in Richtung vom Steuerschlitz 78 zum Druckfeld 81 hin zu öffnen vermag. In der Bohrung 83 ist ein RückscHagventil 85 angeordnet, das sich in Richtung vom Steuerschlitz 79 zum Druckfeld 81 hin zu öffnen vermag. Am Steuerkörper 76 sind am Außenumfang Kompensationafelder 86, 87 ausgebildet. Am Steuerkörper 77 sind an Außenumfang ebenfalls Kompensationafelder 88, 89 ausgebildet. Vom Kompensationsfeld 86 führt ein Kanal 90 durch den Steuerkörper 76 hindurch zum Kompensationsfeld 87. Vom Kompensationsfeld 88 führt durch den Steuerkörper 77 hindurch ein Kanal 92 durch beide Steuerkörper hindurch zur Bohrung 82, und zwar mündet dieser Kanal zwischen dem. Rückschlagventil 84 und dem Steuerschlitz 78. Der Kanal 92 ist gegen das Druckfeld 81 hin durch ein elastisches Rohrteil 93 abgedichtet. Vom Kanal 90 führt eine Bohrung 94- durch beide Steuerkörper hindurch zum Steuerschlitz 79. Die Bohrung 94 ist gegenüber dem Druckfeld 81 durch ein elastisches Rohrteil 95 abgeschlossen.
• Es sei angenommen, daß im Steuerschlitz 78 Hochdruck herrsche.
• über die Bohrung 82 und das Rückschlagventil 84 wird das Druckfeld 81 aufgebaut. ueber den Kanal 92 und den Kanal 91 werden di beiden Kompensationsfelder 88, 89 mit Druck beaufschlagt.
• Damit ist die Forderung erfüllt, daß der Steuerkörper 76 dicht an die Wand der Sackbohrung 20 gepreßt wird, daß aber die Reaktionskraft des Steuerkörpers 77 weitgehend kompensiert ist.
• Wird die Radialkolbenmaschine reversiert, so herrscht im Steuerschlitz 79 der Hochdruck. Das Druckfeld 81 wird nun über die Bohrung 83 und das sich öffnende Rückschlagventil 85 aufgebaut.
• Zum Steuerschlitz 78 kann kein Druckmittel gelangen, da das Rückschlagventil 84 geschlossen ist. Aus dem Steuerschlitz 79 kann Druckmittel über die Bohrung 94 in den Kanal 90 eindringen, so daß sich am Steuerkörper 76 Kompensationafelder 86, 87 aufbauen. Die Kompensationafelder 88 und 89 sind dann natürlich nicht mit Druck beaufschlagt. Damit ist die notwendige Forderung wiederum erfüllt.
• Gelangt ein Fremdkörper auf die Oberfläche der Steuerkörper, so werden sich diese kurzzeitig von der Wand der Sackbohrung abheben - sie haben ja die Möglichkeit des Ausweichens - bis der Fremdkörper weggespült ist. Derartige Fremdkörper verursachten bei bisherigen Maschinen häufig ein Fressen des Zylinderkörpers und führten damit zum Ausfall der Maschine.
• Die Druckfelder 40, 60, 81 können auch von einer fremden Druckmittelquelle, z. B. einem Druck-speicher oder einer Hilfspumpe, beaufschlagt werden. In diesem Fall führt parallel zu den Leitungen 32, 36 ein zweites Rohr zum Dichtkörper, das mit dem Druckfeld verbunden ist.

Claims (12)

Ansprüche

1. Radialkolbenmaschine mit in Bohrungen eines rotierenden Zylinderkörpers angeordneten Kolben, welche durch ein huberzeugendes Glied hin- und herbewegt werden und bei der die Druckmittelzu- und -abfuhr in einer zentrischen Långsbohrung des Zylinderkörpers erfolgt, der ausschließlich im Maschinengehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentrischen Längsbohrung (20) zwei einander diametral gegenüberliegende, radial bewegliche Steuerkörper (27, 28; 55, 56; 54, 65; 76, 77) angeordnet sind, von denen jeder einen mit den Mündungen der Kolbenbohrungen (18) zusammenwirkenden Steuerschlitz (29, 33, 78, 79) aufweist, daß jeder Steuerkörper mit einer das Druckmittel führenden Leitung (32, 30) verbunden ist, und daß die Steuerkörper kraftschlüssig gegen die Wand der Längsbohrung gepreßt werden.

2. 14Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich wischen den einander zugewandten Flächen der Steuerkörper wenigstens ein mit einem Druckmittel beaufschlagtes Druckfeld befindet, in welchem eine die Steuerkörper gegen die Wand der Längsbohrung (20) drückende Kraft erzeugt wird.

3. Maschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander zugewandten Flächen der Steuerkörper wenigstens eine Feder (67) angeordnet ist, welche eine die Steuerkörper gegen die Wand der Längsbohrung drückende Kraft erzeugt.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper die Form eines nahezu halben Kreiszylinders aufweist, daß an der der Wand der Längsbohrung (20) zugewandten Seite des Steuerkörpers ein Steuerschlitz ausgebildet ist, in den von der Seite her eine Bohrung (41, 61, 82, 83) eindringt, die mit einer der das Druckmittel führenden Leitungen fest verbunden ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Steuerkörpern verbundene Leitungen (32, 36) drehfest am Maschinengehäuse (1) angeordnet sind.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfeld (40, 60) dadurch gebildet ist, daß am einen Steuerkörper auf der dem anderen zugewandten Seite eine zylindrische erhebung (57) ausgebildet ist, die passend in eine zylindri;che Ausnehmung (57) des anderen Steuerkörpers greift, und daß mindestens der hierdurch gebildete Zwischenraum von der Hochdruckseite der Maschine aus mit Druckmittel beaufschlagt ist.

7. Maschine nach Anspruch 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Druckfeldes größer ist als die des Steuerschlitzes und daß an dem Steuerkörper, der der Hochdruckseite der Maschine gegenüberliegt, an den neben seinem Steuerschlitz gelegenen Stegen Kompensationsfelder (42, 43; 86 bis 89) ausgebildet sind, die ebenfalls von der Hochdruckseite beaufschlagt sind und deren Fläche kleiner ist als der des Hochdrucksteuerschlitzes.

8. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfeld von einem geschlossenen Dichtkörper (39, 59, 80) begrenzt ist.

9. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuerschlitz an der Hochdruckseite eine Bohrung (41, 61, 82, 83) zum Druckfeld führt.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Steuerkörpern Mittel (46) vorgesehen sind, die ein Verschieben derselben gegeneinander verhindern.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daR die mit dem Steuerkörper fest verbundenen Rohre in Bohrungen (49, 50) eines das Naschinengehäuse verschließenden Deckels (48) dicht gelagert sind, und daß die Steuerkörper gegen axiales Verschieben durch einen in der Wand der Längsbohrung (20) angeordneten Sprengring (37) gesichert sind.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Steuerkörpern verbundenen Rohre in Gleitkörpern (70, 71) gehalten sind, welche radial beweglich in einem Schlitz (72) eines das Maschinengehäuse verschließenden Deckels (73) gelagert sind.