DE2412718C2 - Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) - Google Patents

Description

35

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen bekannten Radialkolbenmaschine sind die beiden einander benachbarten Nuten über Kanäle mit ähnlichen Nuten verbunden, die in derselben Ebene liegen; die genannten Nuten stehen also nicht mit den Steueröffnungen in Verbindung. Man erreicht mit einer solchen Ausbildung einen Druckausgleich zwisehen Steuerzapfen und Zylinderkörper, was zur Folge hat, daß letzterer richtig zentriert wird, wodurch das Lagerspiel gleichmäßig wird und dadurch die Leckverluste gering bleiben (DE-OS 22 39 757).

Bei einer anderen Radialkolbenmaschine dieser Cattung sind die neben den Steueröffnungen verlaufenden Nuten über Kreuz mit den Steueröffnungen verbunden, d. h. die Nuten an der hochdruckseitigen Steueröffnung sind mit der niederdruckseitigen Steueröffnung verbunden, und umgekehrt. Man erreicht auf diese Weise ebenfalls eine gute Zentrierung des Zylinderkörpers auf dem Steuerzapfen mit dem oben geschilderten Erfolg (DE-OS 14 53 629).

Bei einer Radialkolbenmaschine der eingangs erwähnten Art wurde bereits vorgeschlagen, die in den Nuten erzeugten Druckfelder so miteinander zu verbinden, daß jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte, verschiedenen Steueröffnungen zugeordnete Paare von Druckfeldern mit einer ersten Gruppe von Druckfeldern und mit einer zweiten Gruppe von Druckfeldern verbunden sind. Dabei ist mindestens eine der Gruppen über einen Steuerschieber, auf den ein im zwischen Zylinderkörper und Steuerzapfen gebildeten Spalt abgegriffener Steuerdruck einwirkt, mit der Hochdruckseite der Maschine verbunden. Damit wird wiederum ein ähnlich wie oben geschilderter Effekt erzielt, d. h. dieses Mal aber so, daß der zwischen Zylinderkörper und Steuerzapfen gebildete Spalt auf der Hochdruckseite eng und außerdem weitgehend symmetrisch zur Steuerschlitzmitte ausgebildet ist (DE-OS 22 49 527).

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Radialkolbenmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Tragfähigkeit des hydrodynamischen Druckfeldes am Steuerzapfen erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst

Man erreicht damit, daß die Tragfähigkeit des hydrodynamischen Druckfelds am Steuerzapfen vergrößert wird, so daß man die Dimensionierung des Steuerzapfens verkleinern kann.

Vorteilhaft ist es, in jedem Kanal eine Drosselstelle vorzusehen, um die Leckverluste über die Nuten auf dem Quersteg, der auf der Seite des äußeren Totpunktes liegt, gering zu halten.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenpumpe,

Fig.2 eine Abwicklung des Steuerzapfens der Radialkolbenpumpe nach dem Ausführungsbeispiel der Fi

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Steuerzapfen der Radialkolbenpumpe nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 längs IH-III,

F i g. 4 ein Diagramm.

Die Radialkolbenmaschine besitzt ein etwa topfförmiges Gehäuse 1, das von einem Gehäusedeckel 2 verschlossen ist. Eine von der dem Gehäusedeckel 2 abgewandten Stirnseite des Gehäuses ausgehende Bohrung 3 mündet in eine etwa ovale Ausnehmung 4 des Gehäuses 1. In der Bohrung 3 ist ein Sieuerzapfen 5 fest angeordnet, der in die Ausnehmung 4 ragt. In der Ausnehmung 4 ist ein Zylinderkörper 6 angeordnet, der auf dem Steuerzapfen 5 drehbar gelagert ist. In dem Zylinderkörper 6 sind radial verlaufende Zylinderbohrungen 7 ausgebildet, in denen Kolben 8 angeordnet sind, welche sich mit Gleitschuhen 9 auf einem Hubring 10 abstützen. Der Hubring 10 ist in der Ausnehmung 4 zur Änderung des Kolbenhubes verschiebbar angeordnet, was in diesem Zusammenhang aber nicht gezeigt ist. Zwei Niederhalteringe 11 und 12 verhindern ein Abheben der Gleitschuhe 9 von dem Hubring 10.

Eine Triebwelle 13 ist im Gehäusedeckel 2 in einem Kugellager 14 gelagert und durch einen Wellendichtring 15 nach außen abgedichtet. Die Triebwelle endet in einem Flansch 16, an dem zwei Klauen ausgebildet sind, die in entsprechende erste Schlitze einer Kupplungsscheibe 17 eingreifen, welche außerdem zwei weitere, zu diesen Schlitzen um 90° verdrehte Schlitze aufweist, in die am Zylinderkörper ausgebildete Klauen eingreifen, wodurch dieser drehfest mit der Triebwelle 13 verbunden ist.

Am Steuerzapfen 5 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Steueröffnungen 18, 10 ausgebildet, die mit den Mündungen der Zylinderbohrungen 7 zusammenwirken. Ein teilweise im Gehäuse 1, teilweise im Steuerzapfen verlaufender Kanal 20 mündet in die Steueröffnung 18, und ein ebenfalls teilweise im Gehäuse 1, teilweise im Steuerzapfen verlaufender Kanal 21 mün-

det in die Steueröffnung 19. Die Kanäle 20 und 21 dienen — abhängig von der Betriebsweise der Maschine — entweder dem Zu- oder Abfluß von Druckmittel. Weitere Einzelheiten des den Zylinderkörper tragenden Längsabschnitts des Steuerzapfens zeigt die F i g. 2 in einer Abwicklung.

Auf beiden Seiten der Steueröffnung 18 ist je eine parallel zu dieser in Umfangsrichtung sich erstreckende Nut 22,23 ausgebildet die kürzer als die Steueröffnung 18 und symmetrie zu dieser angeordnet ist In gleicher Weise ist auf beiden Seiten der Steueröffnung 19 je eine Nut 24, 25 ausgebildet Zwischen der Steueröffnung 18 und den Nuten 22, 23 ist je ein Dichtsteg 26, 27 eingeschlossen, während auf der der Steueröffnung 18 abgewandten Seite der Nuten 22,23 Tragstege 28,29 ausgebildet sind. In gleicher Weise sind zwischen der Steueröffnung 19 und den Nuten 24, 25 Dichtstege 30,31 eingeschlossen, während auf den der Steueröffnung 19 abgewandten Seiten der Nuten 24,25 Tragstege 32,33 sich befinden. Eine am Steuerzapfen 5 ausgebildete Ringnut 5' begrenzt dessen den Zylinderkörper tragenden Längenabschnitt und befindet sich am in die Bohrung 3 eingepreßten Steuerzapfen dort, wo diese Bohl ung 3 in die Ausnehmung 4 übergeht Je zwei auf der gleichen Seite der Steueröffnungen befindliche Nuten 22,24 bzw. 23,25 sind durch eine den Steuerzapfen durchdringende Bohrung 34 bzw. 35 miteinander verbunden (F i g. 3).

Die beiden Steueröffnungen 18 und 19 sind durch zwei Querstege 36, 37 voneinander getrennt Auf dem Quersteg 36 sind — in Umfangsrichtung betrachtet — auf beiden Seiten der Steueröffnungen je zwei durch einen Steg 38 bzw. 39 getrennte, hintereinander liegende Nuten 40, 41 bzw. 42, 43 und in gleicher Weise auf dem Quersteg 37 je zwei durch einen Steg 44 bzw. 45 voneinander getrennte Nuten 46, 47 bzw. 48, 49 ausgebildet Je zwei auf einem Quersteg hintereinander liegend ausgebildete Nuten, z. B. 40 und 41, erstrecken sich in Umfangsrichtung des Steuerzapfens einschließlich des sie trennenden Steges, z. B. 38, über eine größere Länge als der Quersteg, auf dem sie ausgebildet sind. Eine die Totpunktlage der Kolbenbewegung kennzeichnende Mantellinie 50 geht durch die Mitte der Stege 3£, 39 auf dem Quersteg 36, während eine ebensolche Mantellinie 51 durch die Mitte der Stege 44, 45 auf dem Quersteg 37 geht.

Von den Nuten 40 bis 43 des Quersteges 37 sind die bezüglich der Mantellinie 50 auf der gleichen Seite wie die Steueröffnung 18 liegenden Nuten 40, 42 durch je einen im Steuerzapfen 5 verlaufenden Kanal 52,53 mit dieser verbunden, während die auf der anderen Seite der Mantellinie 50 liegenden Nuten 41,43 durch je einen Kanal 54, 55 mit der ebenfalls auf der anderen Seite liegenden Steueröffnung 19 verbunden sind. In gleicher Weise sind die auf dem Quersteg 37 bezüglich der Mantellinie 51 auf der gleichen Seite wie die Steueröffnung 19 liegenden Nuten 46, 47 durch je einen Kanal 56, 57 mit dieser und die Nuten 48,49 durch je einen Kanal 58, 59 mit der Steueröffnung 18 verbunden. Die Kanäle. 52 bis 55 und 56 bis 59 verlaufen im Inneren des Steuerzapfens.

Die Kanäle 52 bis 55 und 56 bis 59 können bei Bedarf mit einer Drosselstelle 60 versehen werden, um die Leckverluste über die Nuten auf dem Quersteg, der auf der Seite des äußeren Totpunktes liegt, gering zu halten.

Führt beim Betrieb der Maschine der Zylinderkörper eine Drehbewegung in Pfeilrichtung aus und ist die Steueröffnung 19 die Hochdrucksteueröffnung, dann liegt der Quersteg 36 auf de: Seite des inneren Totpunktes der Kolbenbewegung. Der Zylinderkörper wird durch die auf ihn wirkenden Kräfte im Bereich dieses Quersteges gegen den Steuerzapfen gepreßt wodurch der Spalt zwischen Zylinderkörper und Steuerzapfen an dieser Stelle enger ist als über dem diametral gegenüberliegenden Quersteg 37, der auf der Seite des äußeren Totpunktes der Kolbenbewegung liegt

Vom rotierenden Zylinderkörper 6 wird Druckmittel von der Hochdrucksteueröffnung 19 sowie den Dichtstegen 30, 31 und den Nuten 24, 25 in den verengten Spalt im Bereich des Quersteges 36 geführt, was dort zum Aufbau von hydrodynamischen Druckfeldern führt Über die Kanäle 54 und 55 gelangt von der Hochdrucksteueröffnung 19 unter Hochdruck stehendes Druckmittel zu den Nuten 41 und 43 und bewirkt in deren Umgebung den Aufbau von hydrostatischen Druckfeldern, welche gleichzeitig den Randdruck des zwischen ihnen liegenden hydrodynamischen Druckfeldes erhöhen. Damit ist bei diesem eine ganz erhebliche Steigerung der Tragfähigkeit des hydrodynamischen Druckfeldes verbunden, wie dies aus dem Diagramm ;<ach der F i g. 4 hervorgeht Hierdurch kann die Dimensionierung des Steuerzapfens verringert werden.

Bei diesem Diagramm ist in Abszissenrichtung der statische Randdruck und in Ordinatenrichtung die Tragkraft eine'· gegebenen Lagers aufgetragen. Mit der Exzentrizität E des ruhenden Lagerteiles gegenüber dem rotierenden Lagerteil als Parameter ergeben sich die Tragfähigkeit des Lagers kennzeichnende Kurven. Zum Beispiel bei einem £-Wert von 19 |im, v;ie er bei den betrachteten Radialkolbenmaschinen auftritt, ergibt sich eine nahezu linear ansteigende Gerade. Bei den heute üblichen hohen Arbeitsdrücken erhält man einen hohen Lagerranddruck, und mit einer mittleren Exzentrizität erzielt man eine große Tragkraft des Lagers, in diesem Fall am Quersteg des Steuerzapfens.

Bleibt die Richtung der Exzentrizität gleich und ändert sich die Drehrichtung des Zyünderkörpers, dann ist die Steueröffnung 18 die Hochdrucksteueröffajmg, während der Quersteg 36 weiterhin auf der Seite des inneren Totpunktes der Kolbenbewegung liegt. In diesem fall üben die Nuten 40,42 die gleiche Funktion aus whs zuvor die Nuten 41 und 43. Ändert sich die Richtung der Exzentrizität des Hubringes, dann liegt c/er Quersteg 37 auf der Seite des inneren Totpunktes der Kolbenbewegung und die Nuten 46 und 48 bzw. 47 und 49 geben durch ihre Verbindung zur jeweiligen Hochdrucksteueröffnung den Randdruck der hydrodynamischen Druckfelder auf dem Quersteg 37 vor. Der Kräfteausgleich bleibt also bei allen Betriebszuständen der Maschine erhalten.

Diese Ausbildung des Steuerzapfens eignet sich besonders für Radialkolbenmaschinen, die bei höheren Drücke.-, arbeiten und deren Hubring eine große Exzentrizität erreicht, da diese beiden Faktoren proportional in die Größe der Kraft eingehen, die von den Druckfeldern ausgeglichen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) mit einem Zylinderkörper, der in Zylinderbohrungen Hubbewegungen ausführende Kolben aufnimmt und auf einem Steuerzapfen rotiert, an dem zwei einander diametral gegenüberliegende, mit den Mündunge ι der Zylinderbohrungen zusammenwirkende Steueröffnungen ausgebildet sind, die durch to Querstege voneinander getrennt sind und parallel zu denen sich in Umfangsrichtung des Steuerzapfens erstreckende, durch Stege (38,39; 44,45) getrennte Nuten ausgebildet sind, in deren Bereich Druckfelder wirken, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander benachbarte, am Quersteg (36, 37) liegende Nuten (40 bis 43,46 bis 49) durch je einen Kanal (52 bis 55,56 bis 59) mit derjenigen Steueröffnung (18,19) verbunden sind, die — bezogen auf die Mitte der Querstege (36, 37) in Achsrichtung des Steuerzapffcrs — auf der gleichen Seite liegt wie die Nut (40 bis 43,46 bis 49).

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kanal (52 bis 55, 56 bis 59) eine Drosselstelle (60) angeordnet ist

3. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß irüe auf der gleichen Seite der Steueröffnungen (18, 19) liegende Nuten (40, 41; 42, 43; 46, 47; 48, 49) einschließlich des sie trennenden Steges (38, 39, 44, 45) sich mindestens über den gleichen Umfang erstrecken wie der die Steueröffnung-n trennende Quersteg (36, 37), auf dem sie ausgebildet sind.