DE2351856B2 - Hydrostatische Kolbenmaschine - Google Patents
Hydrostatische KolbenmaschineInfo
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0662—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load
- F16C32/0666—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load of bearing pads
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
- F01B1/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine
mit einem um einen Zapfen drehbaren Zylinderblock, in welchem radial zum Zapfen am Umfang des
Zylinderblocks verteilte Kolben geführt sind, die an ihren äußeren Enden Füße mit ebenen Stützflächen
aufweisen, die entlang ebener Führungsflächen eines Führungsteiles geführt sind, die tangential zu einem
Kreis angeordnet sind, der zur Achse des Zylinderblocks exzentrisch ist, wobei die Stützflächen rechteckig und
mit ihrer größeren Dimension in der Umfangsrichtung der Maschine angeordnet sind und wobei in die
Stützfläche eine Verbindung mit der Stirnfläche des Kolbens mündet.
Eine derartige Kolbenmaschine ist z. B. aus der FR-PS 15 47 404 bekannt. Bei dieser bekannten
Kolbenmaschine sollen die mit ihrer größeren Dimension in der Umfangsrichtung der Maschine angeordneten,
verhältnismäßig großen Stützflächen der Kolben ermöglichen, auf eine sonst erforderliche Führungsvorrichtung
zu verzichten, die radiale Relativbewegungen des Zylinderblocks gegenüber dem Führungsteil zuläßt,
jedoch eine gegenseitige Drehbewegung verhindert. Dabei werden besonders hohe Anforderungen an eine
genaue Führung der Stützflächen entlang der Führungsflächen gestellt. Diese Anforderungen werden bei der
bekannten Maschine nur unzureichend erfüllt, da bei ihr nicht unter allen Betriebsbedingungen die Erzielung
eines Schmierfilms zwischen den Stützflächen gewährleistet ist. Es besteht die Gefahr einer metallischen
Berührung der beiden Flächen, die zu einer raschen Abnützung der Maschine und zu übermäßigen Reibungsverlusten
führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydrostatischen Kolbenmaschine nach dem Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1 die druckmittelgespeiste Lagerung in der ebenen Stützfläche des Kolbenfußes so
auszubilden, daß sie die Kippkräfte, die zwischen Kolbenfuß und Führungsfläche angreifen, mit möglichst
geringem Druckmittelverbrauch ausgleichen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützflächen im Bereich der Kolbenachse mit einer zu dieser konzentrischen, hydrostatischen Tragtasche versehen sind, die zur Aufnahme eines wesentlichen Teiles der axialen Belastung des Kolbens dient und
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützflächen im Bereich der Kolbenachse mit einer zu dieser konzentrischen, hydrostatischen Tragtasche versehen sind, die zur Aufnahme eines wesentlichen Teiles der axialen Belastung des Kolbens dient und
ίο die über einen Drosselkanal mit der Stirnfläche des
Kolbens verbunden ist, und daß in den Eckbereichen der rechteckigen Stützflächen Mündungen von Bohrungen
angeordnet sind, die über eigene Drosselkanäle mit der Stirnfläche des Kolbens verbunden sind.
Bei dieser Gestaltung wird die Hauptbelastung aus der Kolbenkraft direkt im Bereich der Kolbenachse
aufgenommen. Die zentrale Tragtasche ist dabei von einer breiten Stützfläche umgeben, die einerseits die
hydraulischen Verluste durch ausströmendes Druckmittel bedeutend vermindert und andererseits bei ungünstigen
Betriebsbedingungen, wie z. B. niedrigem Zylinderdruck, durch den Quetscheffekt des zwischen der
Stützfläche des Kolbens und der Führungsfläche des Führungsieiles befindlichen Druckmittels eine metallisehe
Berührung dieser Flächen verhindert. Das durch die Mündungen den Eckbereichen zugeführte Druckmittel
gewährleistet dabei die gewünschte Stabilisierung, wobei sich günstig auswirkt, daß diese Mündungen
in einer großen Entfernung von der Kolbenachse liegen
μ können und somit einen großen Hebelarm aufweisen.
Dadurch wird einerseits das Moment der hydraulischen Kraft groß, andererseits gleichzeitig eine große
Spaltänderung bei Schrägstellungen des Kolbens registriert.
Die Drosselkanäle, an die die Tragtasche und die Bohrungen zur hydrostatischen Stabilisierung angeschlossen
sind, können vorzugsweise in einem im Kolben befestigten Zapfen ausgebildet sein. Dadurch
wird eine einfache Herstellung der Drosselkanäle erzielt, bei gleichzeitiger Möglichkeit einer einfachen
Veränderung des Querschnittes der Drosselkanäle, z. B. durch Austausch oder Nachbearbeitung des Zapfens.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 einen schematischen Teilschnitt einer hydrostatischen Kolbenmaschine, in Achsrichtung des Zylinderblocks
und des Führungsteiles betrachtet,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in F i g. 1,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt des Kolbens in F i g. 2 in größerem Maßstab,
Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.3
und
F i g. 5 eine Ansicht des Kolbens in der Richtung des
Pfeiles P in Fig.3 betrachtet, jedoch in kleinerem Maßstab.
In F i g. 1 ist ein Teil eines Zylinderbloclcs 1 dargestellt, der mehrere radiale Zylinderbohrungen 2
aufweist, in denen Kolben 3 geführt sind. Die Kolben 3 sind mit Kolbenfüßen 4 versehen, welche Stützflächen 5
haben, die entlang ebener Führungsflächen 6 eines trommeiförmigen Führungsteiles 7 geführt sind.
Der Führungsteil 7 ist um eine Achse drehbar, die zur Achse des Zylinderblocks 1 parallel ist, jedoch von
dieser um eine Exzentrizität entfernt ist. Wenn sich im Betrieb der Führungsteil 7 und der Zylinderblock 1
gemeinsam um ihre Achsen drehen, entstehen hin und her gehende Hubbewegungen der Kolben 3 in ihren
Zylinderbohrungen 2.
Wie aus F i g. 3, 4 und 5 hervorgeht, ist der Fuß 4 des
Kolbens 3 mit einer zentralen, hydrostatischen Tragtasche 10 versehen, die durch einen Drosselkanal 11 mit
der Stirnfläche 12 des Kolbens 3 und so mit dem Zylinderraum der Zylinderbohrung 2 verbunden ist.
Außerdem sind in den Eckbereichen des Fußes 4 Mündungen 13 von Bohrungen 15 ausgebildet, die über
Drosselkanäle 14 ebenfalls mit dem Zylinderraum verbunden sind. Wie aus F i g. 3 und 4 weiter hervorgeht,
sind die Drosselkanäle 11 und J4 in einem Zapfen 16 ausgebildet, der im Kolben 3 befestigt ist.
Der Fuß 4 und die Stützfläche 5 sind rechteckig, wobei die größere Dimension des Fußes in Urnfangsrichtung
der Maschine angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Anordnung wird eine besonders hohe Stabilität der
Kolben in Umfangsrichtung der Maschine erhalten, die zur gegenseitigen Führung des Zylinderblocks 1 und des
Führungsteiles 7 im Betrieb erforderlich ist.
Der Kolben 3 hat eine Achse A, dip im Betrieb
senkrecht zu der ihm zugeordneten Führungsfläche 6 des Führungsteües 7 steht.
Bei einem derart ausgebildeten Kolben wird die auf die Stirnfläche 12 des Kolbens wirkende Kraft direkt
durch das Druckmittelpolster der hydrostatischen Tragtasche IC abgestützt. Diese Tragtasche ist von der
verhältnismäßig großen Stützfläche 5 umgeben, welche zusammen mit der Führungsfläche 6 des Führungsteües
7 einen Lagerspalt bildet, in dem sich im Betrieb das Druckmittel, z. B. öl, befindet. Die große Stützfläche hat
zur Folge, daß durch den langen Spalt nur wenig öl aus der Tragtasche 10 nach außen ausfließen kann.
Die Mündungen 13, aus denen ebenfalls Drucköl austritt, dienen zur Stabilisierung des Kolbens 3
gegenüber dem Führungsteil 7. Sie befinden sich an einem großen Hebelarm bezüglich der Achse A des
■5 Kolbens 3, so daß durch sie ein großes Stützmoment
hervorgerufen wird.
Wie noch aus Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung hervorgeht, ist der Fuß 4 des Kolbens mit seitlichen
Führungsflächen 20 versehen, die mit entsprechenden
ίο Führungsilächen 21 des Führungsteiies 7 zusammenwirken.
Die Führungsflächen dienen zur Parallelführung des Kolbenfußes im Führungsteil 7. Außerdem ist an
mindestens einer Seite des Kolbenfußes 4 eine Führungsleiste 22 ausgebildet, die mit einer Leiste 23
Ii des Führungsteiles 7 zusammenwirkt. Die Führungsleisten
22 und 23 verhindern ein Abheben bzw. seitliches Abkippen des Kolbens 3 mit dem Kolbenfuß von der
Führungsfläche 6. Die Gefahr einer derartigen Bewegung besteht beim Leerlauf der Maschine mit hohen
Drehzahlen, wobei auf die Kolben große Beschleunigungskräfte einwirken, der in der Zylinderbohrung 2
wirkende Druck jedoch klein ist.
Wie Fig. 1 und 2 zeigen, sind im Bereich der Hohlkehle zwischen der Führungsfläche 6 und den
seitlichen Führungsflächen 21 des Führungsteiles 7 Kanäle 24 angeordnet Diese dienen zur Ableitung des
seitlich durch den Spalt zwischen den Flächen 5 und 6 austretenden Druckmittels. Die Kanäle 24 gewährleisten
einen ungestörten Austritt des Öles und somit eine
jo einwandfreie Funktion der hydrostatischen Abstützung
des Kolberifußes.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:1, Hydrostatische Kolbenmaschine mit einem um einen Zapfen drehbaren Zylinderblock, in welchem radial zum Zapfen am Umfang des Zylinderblocks verteilte Kolben geführt sind, die an ihren äußeren Enden Füße mit ebenen Stützflächen aufweisen, die entlang ebener Führungsflächen eines Führungsteiles geführt sind, die tangential zu einem Kreis angeordnet sind, der zur Achse des Zylinderblocks exzentrisch ist, wobei die Stützflächen rechteckig und mit ihrer größeren Dimension in der Umfangsrichtung der Maschine angeordnet sind und wobei in die Stützfläche eine Verbindung mit der Stirnfläche des Kolbens mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (5) im Bereich der Kolbenachse (A) mit einer zu dieser konzentrischen, hydrostatischen Tragtasche (10) versehen sind, die zur Aufnahme eines wesentlichen Teiles der axialen Belastung des Kolbens (3) dient und die über einen Drosselkanal (11) mit der Stirnfläche (12) des Kolbens (3) verbunden ist, und daß in den Eckbereichen der rechteckigen Stützflächen (5) Mündungen (13) von Bohrungen (15) angeordnet sind, die über eigene Drosselkanäle (14) mit der Stirnfläche (12) des Kolbens (3) verbunden sind.
- 2. Maschine nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkanäle (11,14) in einem im Kolben (3) befestigten Zapfen (16) ausgebildet sind.
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