DE2357161B1 - Radialkolbenmaschine für hohe Arbeitsdrücke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenmaschine für hohe Arbeitsdrücke, bei der zwischen den Kolben und der Hubkurve Kugeln angeordnet sind, wobei die Kugeln hydrostatisch gegenüber dem jeweiligen Kolben entlastet sind und die Kugeln einen größeren Durchmesser als die Kolben aufweisen.

Bei einer derartigen Verdrängermaschine sollen die Kolben die Verdränger- und Dichtfunktion übernehmen und die Kugeln die auftretenden Querkräfte zur Drehmomenterzeugung an den Rotor weiterleiten. Kugel und Kolben sind im Bereich ihrer Berührungsflächen durch eine zwischenliegende, vom Druckmedium beaufschlagte Fläche statisch gegeneinander entlastet.

Es sind Kugel-Kolben-Elemente bekanntgeworden (FR-PS 4 68 229), bei denen die sich an der Hubkurve abstützende Kugel und der Kolben, von dem die Kugel andererseits geführt wird, den gleichen Durchmesser haben. Die Querkräfte werden über die Kugel an den Kolben und von dort auf den Rotor geleitet. Auf den Kolben ausgeübte Querkräfte verschlechtern dessen Dichtverhalten, erhöhen die Reibung und können zu einem Verklemmen des Kolbens führen. Bei gleichem Durchmesser von Kugel und Kolben sind derartige Kugel-Kolben-Elemente für eine Verdrängermaschine infolge der auftretenden Materialspannung zwischen Kugel und Hubkurve nicht für hohe Arbeitsdrücke, d. h. Drücke von über 250 bar, geeignet.

Zwar ist bei derartigen Maschinen bereits eine Lösung zur Reduzierung der Querkraft auf die Kolben bekannt (US-PS 29 72 311). Dabei werden zwar die Kugeln mit Spiel in Bohrungen geführt, auf die Kolben werden jedoch weiterhin Querkräfte übertragen, nämlich diejenigen Kräfte, die sich infolge der Reibkräfte zwischen den nicht statisch entlasteten Kugeln und Kolben zwangsläufig ergeben. Kugel und Kolben haben die gleichen Durchmesser, so daß bei dieser genannten bekannten Maschine hohe Arbeitsdrücke nicht angewendet werden können.

Bei bekanntgewordenen Maschinen der eingangs genannten Art (FR-PS 4 70 950 und DT-OS 20 04 350) sind die Kolben als Stufenkolben ausgebildet, deren vom Arbeitsdruck beaufschlagter Kolbendurchmesser kleiner als der Kugeldurchmesser ist. Dadurch ist zwar eine Anwendung von höheren Arbeitsdrücken wegen der geringeren Materialspannung zwischen Kugel und Hubkurve möglich, jedoch wird ein aufwendiger Stufenkolben zur Erzielung der Lagerung vorgesehen, der auf zwei unterschiedlichen Durchmessern geführt werden muß. Die Querkräfte werden weiterhin von der Kugel auf den Stufenkolben übertragen und erst von dort auf den Rotor, was die oben bereits erwähnten Nachteile hinsichtlich Dichtverhalten und Reibung des Kolbens zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Kolben querkraftfrei bleiben und die Maschine für hohe Arbeitsdrücke anwendbar wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Radialkolbenmaschine der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches gelöst.

Durch den Erfindungsvorschlag wird erreicht, daß sowohl die Kolben frei von Querkräften bleiben als auch die Maschine für hohe Arbeitsdrücke verwendbar wird. Die Anwendung hoher Arbeitsdrücke wird durch einen nur in einer Zylinderfläche geführten Kolben erreicht, der einen kleineren Durchmesser aufweist als die Kugel. Kugel und Kolben sind gegeneinander nahezu vollständig hydrostatisch entlastet. Hierdurch und durch das entscheidende konstruktive Merkmal, daß die Kugel in ihrer Bohrung ein geringeres Spiel hat als die Kolben in ihrer gegenüber der Kugel-Bohrung kleineren Zylinderbohrung, können keine nennenswerten Querkräfte von der Kugel auf den Kolben übertragen werden.

Die Kolben sind mit Dichtringen versehen. Dies ist von besonderer Bedeutung, um die Dichtheit der Kolben trotz des relativ großen Spieles nicht zu gefährden. Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Radialkolbenmaschine und

F i g. 2 im Ausschnitt eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Kolbens mit Kugel in ihren Bohrungen.
Der Motor besteht im wesentlichen aus einem Rotor 10 und aus einem die Hubkurve 16 aufweisenden Gehäuseteil 11. Der Rotor ist mit fünf Stufenbohrungen 12 und 13 versehen. In den Bohrungen 12 gleiten die Kugeln 14 und in den Bohrungen 13 die Kolben 15. Während einer Rotorumdrehung verrichten bei der gezeigten Ausführung Kugeln und Kolben vier Hübe auf der Hubkurve 16 in dem Gehäuse 11; die unteren und oberen Totpunktlagen sind mit UT und OT an zwei Stellen angegeben.
Die Kugeln 14 haben gegenüber den Kolben 15 eine etwa doppelt so große Querschnittsfläche. Die Querschnittsfläche 17 der Kolben 15 wird über die Bohrungen 18 mit dem Druckmedium beaufschlagt. Die hierdurch erzeugte Druckkraft teilt sich den Kugeln 14 mit und preßt diese gegen die Hubkurve 16. Wird beispielsweise ein betrachteter Kolben 15 zwischen dem oberen Totpunkt OTund dem unteren Totpunkt LTT mit Druck beaufschlagt, so bewirken die auf die Kugeln 14 gerichteten Kräfte in diesem Arbeitshub ein Drehmoment. Die Kugeln 14 und die Kolben 15 sind durch die mit Druckmedium beaufschlagte Fläche 19 nahezu hundertprozentig entlastet, so daß der Kolben 15 beim Abrollen der Kugeln 14 auf der Hubkurve 16 keine wesentlichen Reibungskräfte aufnimmt und damit frei von Querkräften bleibt.

Die Kolben 15, die, wie aus F i g. 2 deutlicher ersichtlich, im Vergleich zu den Kugeln 14 ein relativ großes Spiel in ihren Zylinderbohrungen haben, sind zusätzlich mit Dichtringen 20 versehen. Für den Betrieb der Ma-

schine als Pumpe ist zur Stützung der Kolben 15 eine Feder 21 vorgesehen. Die Kugeln 14 rollen auf der Hubkurve 16 ab, die sich quer zur Rollrichtung an den Kugelradius anschmiegt. Die Versorgung der Bohrungen 18 mit dem Druckmedium erfolgt über eine hier nicht gezeigte, an sich bekannte Verteilerstelle.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Radialkolbenmaschine für hohe Arbeitsdrücke, bei der zwischen den Kolben und der Hubkurve Kugeln angeordnet sind, wobei die Kugeln hydrostatisch gegenüber dem jeweiligen Kolben entlastet sind und die Kugeln einen größeren Durchmesser als die Kolben aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (14) mit Spiel in Bohrungen (12) geführt sind und die Kugeln in ihren Bohrungen über ein geringeres Spiel verfugen als die jeweiligen nur in einer Zylinderfläche geführten Kolben (15) in ihren Zylinderbohrungen (13) und daß die Kolben (15) mit Dichtringen (20) versehen sind.