DE2535364A1 - Hydraulische rotationsmaschine - Google Patents
Hydraulische rotationsmaschineInfo
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Description
rAHNTZ-NWAlTf
D R. - I N C-. H . F i N C r<
E DIPL.- ING. H. BOHR
DiPL.-!NG. S. STAEGER
π^ί;Ιίΐ' Dr. Fi
Bohr Siiie^r - & λΑ^η^Κκπ 5 · Mu^o^traue
H MÜNCHEN b. f'^rnr^f. (CS'/j * 26 of. 60
Tu:t;x: 6 239 03 cta..τι d
m=,.h:no. A 2 30 - Case LMD 16
Biite in dt-r Antwort angcoen
B-eschreibunfi;
zum Patentgesuch
der Firma SOCIETE ANONYME FRAMCAISE DU FERODO
Paris / Frankreich
betreffend
"Hydraulische Rotationsmaschine"
Priorität: 8. August 1974 - FRANKREICH
Die Erfindung betrifft allgemein hydraulische Rotationsmaschinen, die in einem Gehäuse eine drehbar montierte Welle
und eine Anzahl aus Zylinder und Kolben bestehende Bauteilgruppen
aufweisen, die radial sternförmig um die genannte Welle herum angeordnet sind und einerseits mit einer Ein-
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Bankverbindung: Boyer. Vereinsbank Mönchen, Konto 620404 · Postscheckkonto: München 27044-802
richtung zur Mittenverlaperun.p; zusammenwirken, die so ausgeführt
ist, daß Zylinder und Kolben jeder der genannten Bauteilgruppen i.Ti Zusammenhang mit der Drehung der Welle eine
Relativbewegung ,gegeneinander ausführen, und andererseits
eine Fluidunwälzeinrichtung, die so ausgeführt ist, daß jede
der aus Zylinder und Kolben bestehenden Bauteilgruppen der Reihe nach ebenfalls mit Fluid versorgt wird.
Je nach dsr Umwälzung dieses Fluids arbeitet eine derartige
hydraulische Rotationsmaschine als Pumpe oder als Motor.
Die Einrichtung zur Mittenverlagerung wird sowohl von der Innenfläche
eines exzentrischen Kranzes gebildet, der an dem Gehäuse angeordnet und u.ti die aus Zylinder und Kolben bestehenden
3auteilgruppen geführt ist, als auch von einer exzentrischen Lagerstelle der rotierenden Welle, die von den aus Zylinder
und Kolben bestehenden Bauteilgruppen umgeben ist; diese beiden Anordnungen sind hinsichtlich des angestrebten
Ziels und hinsichtlich des erhaltenen Ergebnisses technisch äquivalent.
Bei hydraulischen Rotationsmaschinen dieser Art ist vorgeschlagen
worden, die Speisung jeder der aus Zylinder und Kolben bestehenden Bauteilgruppen mit Fluid einzeln vorzunehmen.
Ausführungsformen dieser Art sind zwartechnisch perfekt, sie
sind aber verhältnismässig kompliziert aufgebaut.
Ferner ist vorgeschlagen worden, die aus Zylinder und Kolben bestehenden Bauteilgruppen durch Eintritts- und Austrittsleitungen
, die in die Welle parallel zu deren Achse geschnitten sind, mit Fluid zu versorgen, wobei die Leitungen jeweils in
Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen münden, die auf einem
OB1G1NAL INSPECTED
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Kreise hintereinander am Fände der Welle in de:r. Teil der
Welle angeordnet sind, der von den aus Zylinder und Kolben bestehenden Bauteilgruppen umgeben ist, und die auf der Kreislinie
voneinander durch U:r.3chalxnocken getrennt sind, die
ir.it einer?. Gteuerring zusammenarbeiten, dar auf der Welle angebracht
ist und zwischen dieser und den die Welle ur.gebencen,
aus Zylinder und Kolben bestehenden Bautei!gruppen eingeschaltet
ist, wobei der Ring in praktisch radialer Richtung einen jedem der Bauteilgruppen gegenüberliegenden Kanal aufweist,
der die Bauteilgruppen abwechselnd nit der Eintrittsleitung und der Austritts leitung verbindet.
Abgesehen davon, daß diese Anordnung zu einer Vereinfachung cer Fluidzuführung führt, ermöglicht sie in vorteilhafter Weise
eine Trennung zwischen den Drehbewegungen, die zwischen cea
Ring und der Welle ablaufen, und den hin und hergehenden Bewegungen,
die zwischen den aus Zylinder und Kolben bestehenden Bauteilgruppen und dem genannten Ring ablaufen.
In diesem Fall nuZ aber für eine passende Halterung, des Ringes
gegenüber der Welle, die er umgibt, gesorgt sein, damit eine Mitnahme dieses Ringes durch die genannte Weile verhindert werden
kann.
Eei einer bekannten Aasführungsfora dieser Art berührt jeder
Kolben den Fing mit einer ebenen Fläche und wird daran gehindert, sich seitlich gegenüber dem Gehäuse zu verlagern,
so daß der Ring somit aliein durch den flächenhaften ebenen Kontakt gehalten wird, der zwischen ihm und jedem einzelnen
Kolben besteht.
Aber wegen der Wirkung der zugehörigen Mittenverlagerungseinrichtung
findet eine Reiativverschiebung des Ringes gegenüber
jedem Kolben quer zu dem Kolben derart statt, daß jeder Kolben,
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der auf diese Weise durch den Ring zu einer Hin- und Herbewegung in Querrichtung veranlaßt wird, dazu neigt, den Zylinder,
in dem er angebracht ist, unrund zu machen, und für die praktische
Ausführung sind daher besondere, verhältnismässig umständliche Vorkehrungen zu treffen, um dieses Unrundwerden zu verhindern.
Bei einer weiteren bekannten Ausfuhrungsform wird das Unrundmachen
der Zylinder durch die zugehörigen Kolben dadurch verhindert, daß eine Parallelversetzung der Zylinder und der
Kolben herbeigeführt wird, wobei der Ring allein dadurch in seiner Position gehalten wird, daß er mit den genannten Zylindern
verbunden ist.
Das führt aber zu einer sehr komplizierten Konstruktion.
Nun ist bereits vorgeschlagen worden - allerdings bei einer Eauweise mit Einzelspeisung der aus Zylinder und Kolben bestehenden
Bauxeilgruppen - jeden dieser Zylinder in dem Gehäuse um eine Achse schwingend anzubringen, die praktisch parallel
zu der Welle verläuft, oder die Zylinder auf einem Kugelgelenk anzuordnen, das am Zylinderende angeordnet ist, womit
das Unrundrnachen eines Zylinders durch den darin spielenden Kolben vermieden wird.
Der Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde, eine derartige
Konstruktion an eine hydraulische Rotationsmaschine mit Fluidzuführung durch die Welle anzupassen.
Genauer gesagt geht die Erfindung von einer hydraulischen Rotationsmaschine aus, deren Konstruktion in einem Gehäuse
eine Welle aufweist, die drehbar gelagert ist und in radialer Richtung eine exzentrische Lagerstelle besitzt, ferner eine
Anzahl aus Zylinder und Kolben bestehende Bauteilgruppen,
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(nachstehend als "Zylinder-Kolben-Gruppe" bezeichnet), die radial sternförmig um die genannxe exzentrische Lagerstelle
der genannten Welle angeordnet und einzeln in dem Gehäuse um eine praktisch parallel zu der genannten Welle verlaufende
Achse hin und her beweglich angebracht sind, so daß Zylinder und Kolben jeder Zylinder-Kolben-Gruppe in Verbindung mit
der Drehung der Welle der Peihe nach eine Relativbewegung zueinander ausführen, zusammenwirkend einerseits mit Eintritts-
und Austrittsleitungen, die in die genannte Welle parallel zu deren Achse ^schnitten sind, damit ein Fluidumlauf
stattfinden kann, wobei die genannten Leitungen jeweils in Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen münden, die auf einem Kreis
hintereinander am Umkreis der exzentrischen Lagerstelle der Welle angeordnet und in Kreisrichtung voneinander durch Unischall
nocken getrennt sind, und zusammenwirkend andererseits mit einem an der exzentrischen Lagerstelle der Welle angeordneten
Steuerring, der zwischen der genannten exzentrischen Lagerstelle und den diese umgebenden Zylinder-Kolben-Gruppen angeordnet
ist und in praktisch radialer Richtung gegenüber jeder der genannten Zylinder-Kolben-Gruppen einen Kanal aufweist,
um eine Verbindung der Gruppen abwechselnd mit der Ein+tittsleitung
und mit der Austritts leitung herzustellen, sowie schließlich eine gesteuerte Halteeinrichtung, die dem genannten Ring
zugeordnet ist und einer Mitnahme des Ringes durch die exzentrische
Lagerstelle, auf der er angebracht ist, entgegenwirkt, welche hydraulische Rotationsmaschine dadurch gekennzeichnet
ist, daß die genannte gesteuerte Halteeinrichtung einerseits mindestens einen Ringflansch aufweist, der seitlich um die
Welle geführt ist und der mit dem Steuergehäuse oder mit dem Steuerring drehfest verbunden ist, und andererseits mindestens
zwei Halrestifte, die, umgekehrt, an dem Steuerring oder an dem Steuergehäuse befestigt sind und die jeweils einzeln
in Führungsdurchbrüche eingreifen, die zu diesem Zweck in dem genannten Flansch vorgesehen sind.
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Aufgrund dieser Bauweise vermag die erfindungsgemäße hydraulische
Rotationsmafzhine in vorteilhafter Weise eine allen
Zylinder-Kolben-Gruppen gemeinsame axiale Fluidversorgung
mit einer hin- und herbewegbaren Montage des Zylinders jeder Zylinder-Kolben-Gruppe zu vereinigen, so daß jedes Unrundmachen
des Zylinders auf einfache Weise verhindert wird.
Die Kerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im übrigen
aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung und anhand der schematiseh ausgeführten
Zeichnungen, die folgendes darstellen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße hydraulische
Rotationsmaschine, geschnitten längs der gebrochenen Linie I-I in Fig. 3;
Fig. 2 in der linken Hälfte einen Querschnitt durch die hydraulische
Rotationsmaschine längs der Linie IIA-IIA
in Fig. 1, in der rechten Hälfte einen Querschnitt durch die gleiche hydraulische Rotationsmaschine längs
der Linie IIB-I1B in Fig. 1;
Fig. 3 eine Teilansicht des Endes der hydraulischen Rotationsmaschine
in Richtung des Pfeils III in Fig. 1;
Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Teilansicht einer abgeänderten
Ausführungsform;
Fig. 5 einen Teilquerschnitt dieser AusführungsVariante,
geschnitten längs der Linie V-V in Fig» 4;
Fig. 6 bzw. 7 den Fig. 4 bzw. 5 entsprechende Ansichten
einer weiteren AusführungsVariante der erfindungsgemäßen
hydraulischen Rotationsmaschine;
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Fig.'8 einen schematischen Teilquerschnitt einer nochmals
veränderten Ausführungεform, insbesondere der exzentrischen
Lagerstelle, mit der die Welle dieser Ausfuhrungsfcrm
ausgestattet ist;
Fig, 9 einen Axialschnitt durch diese exzentrische Lagerstelle, geschnitten längs der Linie IX-IX in Fig. 8;
Fig.10 eine Draufsicht auf diese exzentrische Lagerstelle
in Richtung des Pfeils X in Fig. 9.
Die Zeichnungen geben die Anwendung der Erfindung bei einem Hydrometer wieder.
Nach der in den Fig. 1 bis 3 gezeichneten Ausführungsform
weist der Hydromotor in einem Gehäuse 10 eine Welle 11 auf, die in Lagern 12 drehbar angeordnet ist und deren geriffeltes
Ende 13 aus dem Gehäuse 10 herausragt, während das andere Ende IU der Welle 11 im Inneren des Gehäuses in einen verschlossenen
Raum 15 des Gehäuses eingeschlossen bleibt.
Bei der praktischen Ausführung besteht das Gehäuse 10 aus zwei Gehäuseschalen 1OA, 1OB, die in einer praktisch quer
zu der Welle 11 verlaufenden Verbindungsebene P zusammengeführt sind; die Gehäuseschalen sind durch Gewindebolzen 16 miteinander
verschraubt, die in Gewindebohrungen 17 eingreifen, die in einer der Schalen parallel zu der Welle 11 vorgesehen
sind.
Das nicht benutzte Gewindeende dieser Gewindebohrungen 17 kann vorteilhafterweise zur Befestigung des Gehäuses 10 an
einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Träger dienen.
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In seinem Mittelabschnitt ist an der Welle 11 eine zylindrische
exzentrische Lagerstelle 20 vorgesehen und auf dieser
ist ein Steuerring 21 angebracht, der dazu mit einer komplementär zu der exzentrischen Lagerstelle 20 der Welle 11 ausgeführten
inneren Zylinderfläche ausgestattet ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Aussenfläche
2 3 des Steuerringes 21 sphärische Gestalt.
Das Gehäuse 10 enthält ausserdem eine Anzahl Zylinder-Kolben-Gruppen
25 mit jeweils einem Zylinderteil 26 und einem Kolbenteil -27, der sich in dem zugehörigen Zylinderteil axial zu
verlagern vermag; die Zylinder-Kolben-Gruppen sind gleichmassig in radialer Richtung sternförmig um die exzentrische
Lagerstelle 20 der Welle 11 verteilt, d.h. praktisch um den
Steuerring 21, der auf dieser Lagerstelle angeordnet ist.
Bei der gezeichneten Ausführungsform sind fünf Zylinder-Kolben-Gruppen
25 vorgesehen.
Der Zylinder 26 jeder Zylinder-Kolben-Gruppe läßt sich in dem Gehäuse 10 um eine praktisch parallel zu der Welle 11 verlaufende
Achse hin und her bewegen und ist dazu mit zwei Drehzapfen 28A, 28B versehen, die schwenkbar in Ausnehmungen 29A,
29B des Gehäuses 10 in Lagerbüchsen 30A, 303 gelagert sind.
Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel besitzt ein solcher Zylinder 26 eine Sackbohrung, und der zugehörige Kolben 27
ist rohrförmig.
Das freie Ende des Kolbens 27 besitzt am Ende eine sphärische Auflagefläche 32, die in Berührung mit dem Steuerring
21 steht; ausserdem ist im Kolbeninneren eine Schulter 33
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A 23° O C or η C/
vergesehen, auf der sich eine Feder 34 abstützt, die sich
im übrigen gegen den Boden des zugehörigen Zylinders26 legt
und dadurch den Kolben 27 federnd in Richtung auf den Steuerring 21 drückt und auf diese Weise den Kontakt zwischen diesem
Kolben und diesem Ring aufrechterhält.
Ausserdem sind hydraulische Steuermittel vergesehen; dazu
gehört eine Eintrittsleitung 35E und eine Austrittsleitung
35S, die in die Welle 11 praktisch parallel zu deren Achse geschnitten sind.
Am Innenende 14 dieser Welle stehen die Eintrittsleitung und die Austrittsleitung in Verbindung mit öffnungen 36E, 36S,
die in die Umfangsflache der Welle 11 geschnitten und in Längsrichtung
der Welle axial gegeneinander versetzt sind.
Der Raum 15 des Gehäuses 10, in dem das Innenende 14 der
Welle 11 liegt, besitzt, den Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen 36E bzw. 36S dieser Welle gegenüberliegend, ringförmige Eintrittsnuten
bzw. Austrittsnuten 38E bzw. 383, die über Leitungen 37E, 37S in dem Gehäuse 10 mit irgendeiner (nicht gezeichneten)
Quelle für Umlauffluid verbunden werden können.
Am Ort der exzentrischen Lagerstelle 20 münden die Eintrittsbzw, die Austrittsleitung 35E, 35S der Welle in Eintrittsbzw. Austrittsöffnungen 4OE, 4OS, die in Kreisrichtung hint
ereinander an der Innenfläche der genannten exzentrischen Lagerstelle 20 in deren Mittelbereich vorgesehen sind und
die in Kreisrichtung voneinander durch Umschaltnocken 4 2 getrennt sind, die bei der praktischen Ausführung den Rest dessen
darstellt, was von der exzentrischen Lagerstelle 20 nach Anbringung der öffnungen 4OE, 4OS übrigbleibt.
Gleichzeitig weist der Steuerring 21 in seinem Mittelbereich
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Durchlasse 44 auf, die jeweils praktisch radial verlaufen
und jeweils gegenüber einer Zylinder-Kolben-Gruppe 25 zu deren Versorgung angeordnet sind.
Am Ort jedes Durchlasses 44- ist an der Innenfläche des
Steuerringes 21 eine Schale 45 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung
beiderseits der Ausmündung des Durchlasses 44 erweitert und deren Abwicklungslänge nachstehend mit D bezeichnet
wird.
Ausserdem weist die Innenfläche des Steuerringes 21 bei dem
gezeichneten Ausführungsbeispiel transversal beiderseits des Durchlasses 44 Nuten 46 auf, deren Bedeutung weiter unten erläutert
werden soll.
Aus weiter unten erläuterten Gründen weist ferner das Innenende 14 der Welle 11 einen Kanal 47 auf, der praktisch parallel
zu der Achse dieser Welle verläuft und der das übrige Gehäuse 10 mit dem Raum 4 8 zu verbinden vermag, der zwischen dem Innenende
14 der Welle 11 und dem Boden der Sackbchrung 15, in der die Welle liegt, eingeschlossen ist.
Ausserdem ist der Steuerring 21 mit einer gesteuerten Halteeinrichtung
versehen, damit sich dieser einer Kxtnahmebewegung zu widersetzen vermag, die von der exzentrischen Lagerstelle
der Welle 11, auf der der Steuerring angebracht ist, veranlaßt wird.
Bei der in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Ausführungsform
weist diese gesteuerte Halteeinrichtung zwei Ringflanschen 5OA, 5OB auf, die,querstehend um die Welle 11 herumführend,
beiderseits der exzentrischen Lagerstelle 20 der Welle angeordnet sind und mit der genannten Welle drehfest verbunden
sind.
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Zu diesem Zweck sind die Flanschen 50A, 50B an ihrem Rande
mit Kerben 5 2A, 5 23 versehen, mit denen sie die Drehzapfen
28A, 28B der Zylinder 26 ergreifen.
Distanzfedern 5 3 stützen sich an den Flanschen 50A, 50B ab und drücken sie gegen jeweils eine Schulter 5UA, 54B des
Gehäuses 10 unter Zwischenschaltung jeweils einer massiven Kopfplatte 55A, 55B, deren Zweck weiter unten erläutert wird.
Biese Distanzfedern 5 3 sind jeweils über einen Haltebolzen 56 gestreift, der zwischen den Flanschen 50A, 503 verläuft.
In der Nähe ihres Innenrandes sind die Flanschen 50A, 50B mit annähernd kreisförmigen Durchbrüchen 5 8A, 5 8B versehen.
Bei dem gezeichnetenAusführungsbeispiel besitzt jeder Flansch 50A, 50B so viele Durchbrüche 58A, 58B wie Zylinder-Kolben-Gruppen
vorgesehen sind, und die Durchbrüche sind, ebenso wie die Zylinder-Kolben-Gruppen, gleichmässig über den Umfang
verteilt.
Entsprechend sind an dem Steuerring 21 parallel zu der Welle 11 verlaufend so viele Haltestifte 60A, 603 vorgesehen, wie
Zylinder-Kolben-Gruppen 25 vorhanden sind, und jeder dieser Haltestifte 60A, 60B greift in einen Durchbruch 58A, 58B des
zugeordneten Flanschs 50A, 50B ein, und ein derartiger Stift berührt einen solchen Durchbruch, um ihn zu führen.
Zum Betrieb wird, wenn es sich um einen Hydromotor handelt, ein unter Druck stehendes Fluid in die erfindungsgemäße hydraulische
Rotationsmaschine durch die zu diesem Zweck vorgesehene Eintrittsleitung 37E eingeleitet.
Das unter Druck stehende Fluid wird durch die öffnung 36E
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des Innenendes IU der Welle 11, weiter durch die axiale
Eintrittsleitung 35E dieser Welle und schließlich durch die öffnung 4OE der exzentrischen Lagerstelle 20 jeweils
in diejenigen Zylinder-Kolben-Hruppen 25 geleitet, deren entsprechende Durchlässe 44 des Steuerringes 21 der Eintrittsöffnung 4OE der genannten exzentrischen Lagerstelle gegenübersteht
.
Zwei oder drei Zylinder-Kolben-Gruppen 25 können mit Druckfluid
gespeist werden, während die drei oder zwei anderen Zylinder-Kolben-Gruppen gleichzeitig mit den Austrittsöffnungen 4OS
der exzentrischen Lagerstelle 20 der Welle 11 verbunden sind,
wobei die öffnungen 4OE, 4OS dieser exzentrischen Lagerstelle 20 durch die Umschaltnocken 4 2 voneinander getrennt sind, die
für eine ausreichend gute Abdichtung zwischen den entsprechenden Räumen sorgen.
Bei jeder auf diese Weise mit Druckfluid versorgten Zylinder-Kolben-Gruppe
25 übt das Fluid auf das innere Ende des zugehörigen Kolbens 27 eine Kraft aus, die jener über den Steuerring
21 auf die exzentrische Lagerstelle 20 der Welle 11 überträgt.
Aufgrund der Mittenverlagerung dieser Lagerstelle entsteht ein Antriebsrnoment für die genannte Welle.
Wegen der daraus sich ergebenden Drehbewegung der Welle 11 werden die anderen Zylinder-Kolben-Gruppen 25 nacheinander
in der eben geschilderten Weise mit Druckfluid gespeist, wodurch die Drehbewegung der Welle 11 aufrechterhalten wird.
Die Nuten 46, die sich an der inneren Lagerfläche des Steuerringes
21 befinden, sorgen unter allen Umständen für eine ausreichende Schmierung der Berührungsfläche des Steuerrin-
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ges und der exzentrischen Lagerstelle 20 der Welle 11, auf der der Steuerring angebracht ist.
Die Schmierung im Bereich der an der exzentrischen Lagerstelle 20 angebrachten Eintrittsöffnung 40E, die mit Druckfluid versorgt
wird, bereitet keine Schwierigkeiten, denn zwischen dem zentralen Bereich der exzentrischen Lagerstelle 20 und deren
Enden bildet sich ein Druckgradient aus, der ausreichend groß ist, urn eine ausreichende Schmierung der Zwischenfläche zwischen
der exzentrischen Lagerstelle und dem Steuerring 21 zu gewährleisten. Anders ist es an der Austrittsöffnung UOS der exzentrischen
Lagerstelle 20, denn diese öffnung nimmt lediglich unter niedrigem Druck stehendes Fluid auf.
Die Nuten U6 nehmen unter mittelhohem Druck stehendes Fluid
am Ort der Eintrittsöffnung HOE der exzentrischen Lagerstelle
20 auf und führen dieses Fluid an den Ort der Austrittsöffnung M-OS dieser Lagerstelle, der dem vorgenannten Ort diametral
gegenüberliegt, so daß ein Druckgradient auch beiderseits einer derartigen Nut in der zu schmierenden Zwischenfläche aufgebaut
werden kann.
Natürlich würde es zum gleichen Ergebnis führen, wenn die Nuten 46 nicht an der Innenfläche des Steuerringes 21 sondern an der
Aussenflache der exzentrischen Lagerstelle 20 angebracht wären.
Die Abmessungen der Öffnungen 4OE und 4OS und der Abstand der Nuten 4 6 sind so gewählt, daß das von ihnen definierte Druckfeld
annähernd die Kräfte (Wirkungen) kompensiert, die von den Kolben auf den Ring 21 ausgeübt werden.
Bei der praktischen Ausführung erfolgt eine Abstimmung derart, daß eine geringe Unterkompensation der Wirkungen eintritt,
so daß der Kontakt des Ringes 21 mit der exzentrischen
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Lagerstelle sich im Bereich der öffnung 40 befindet, die dem
hohen Druck ausgesetzt ist. Unter diesen Umständen:
wird der Berührungsbereich hervorragend geschmiert, ist der Leckverlust wegen des äusserst kleinen Spiels
äusserst klein.
In übrigen wird durch die in dem innenliegenden Ende 14 der Welle 11 angeordnete Leitung 4 7 ein Abschluß des von dieser
Welle in dem Gehäuse 10 abgesperrten Raums 48 von dem unter Druck stehenden Fluid, das unter Umständen zwischen dieser
Welle und dem Gehäuse 10 in Richtung des genannten Raums 48 herausquillt, verhindert.
Gleichzeitig legen sich die Haltestifte 60A, 60B, die an
dem Steuerring 21 angebracht sind, gegen die Flanke der Durchbrüche 58A, 58B, in die hinein sie geführt sind, und
halten den Steuerring 21 in einer Weise, die es ihm ermöglicht, die Umschaltung zwischen dem Hochdruckeingang und
dem Niederdruckeingang der Zylinder-Kolben-Gruppen 25 rechtzeitig und in geeigneter Form vorzunehmen.
Da nämlich die Durchbrüche 58A, 58B einen kreisförmigen
riß haben, beschreibt jeder Haltestift 50A, 60B des Steuer kreises 21 während eines Umlaufes der Welle 11 einen exzentrischen
Kreis, der dem Exzenterkreis der exzentrischen Lagerstelle 20 der Welle 11 und damit des Steuerringes 21
gleich ist, gegenüber der Achse der Welle 11.
Natürlich würde zu diesem Zweck ein einziger Flansch 50A oder 50B an nur einer Seitenfläche des Steuerringes 21 aus
reichen, und/oder es würde für einen der beiden Flansche 50A, 50B ausreichen, zwei Haltestifte 60A oder 60B an diametral
einander gegenüberliegenden Stellen vorzusehen.
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Die Kopfstücke 55A, 55B, durch die die Flansche 50A, 50B
aufgedoppelt werden, verhindern, daß die Haltestifte 60A,
60B des Steuerringes 21 aus diesem heraustreten, denn sie stoßen mit ihren freien Enden an die genannten Kopfplatten*
Vorzugsweise sind die Umschaltnocken 42 in der gezeichneten
Weise symmetrisch zu der axialen Symmetrieebene der exzentrischen Lagerstelle 20 angeordnet; sie bilden einen Teil
der Umfangsflache dieser Lagerstelle, und ihre abgewickelte
Umfangslänge D1 von einer öffnung HOE, 4OS dieser Lagerstelle
zur anderen ist größer als die entsprechende abgewickelte Umfangslänge D der Schalen 45, die an der Innenfläche
des Steuerringes 21 am Ausgang der radialen Durchlässe 44 des Steuerringes ausgebildet sind.
Auf diese Weise ist jede Zylinder-Kolben-Gruppe 25 vor ihrer Umschaltung auf die Hochdruckeintrittsöffnung 4OE der exzentrischen
Lagerstelle 20 der Welle 11 während einer bestimmten Zeitspanne gegenüber der Niederdruckaustrittsöffnung 4OS
dieser exzentrischen Lagerstelle abgesperrt.
Während dieses Absperrungszeitraums setzt der Kolben 27 seine Hubbewegung fort, und aus der bloßen Tatsache der Bewegung
dieses Kolbens folgt eine zunehmende Druckbeaufschlagung des in dem zugehörigen Zylinder eingeschlossenen Volumens.
Die Druckbeaufschlagung jeder Zylinder-Kolben-Gruppe 25 erfolgt somit nicht plötzlich in einem Wechsel zwischen Vollbelastung
und Vollentlastung, und dasselbe gilt für die Druckabnahme.
Daraus ergibt sich eine vorteilhafte Modulierung der Arbeitsweise der Zylinder-Kolben-Gruppe.
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Gemäß der in den Fig. 4 und 5 gezeichneten Ausführungsvariante
besitzt die gesteuerte Halteeinrichtung des Steuerringes 21 mindestens einen, bei der tatsächlichen Ausführung
jedoch zwei Flanschen 6 2A, 6 2B, die seitlich an dem genannten Steuerring, quer zu der Welle 11 angeordnet sind,
und jeder Flansch 6 2A, 62B weist an seinem Innenrande Führungsdurchbrüche
6 3A, 6 3B auf, durch die sie mit den Drehzapfen 28A, 28B der Zylinder-Kolben-Gruppe 25 in Kontakt
kommen.
Diese Drehzapfen 28A, 28B spielen insoweit die Rolle von starr mit dem Gehäuse 10 verbundenen Haltestiften, und diese
Haltestifte verlaufen parallel zu der Welle 11.
Natürlich könnten auch andere starr mit dem Gehäuse 10 verbundene Halteorgane verwendet werden, wie sie nachstehend
im Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 beschrieben sind, aber zumindest für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft,
die vorhandenen Drehzapfen 28A, 28B auszunützen, wodurch die Zahl der erforderlichen Einzelteile verringert wird,
Ausserdem liegen diese Drehzapfen 28A, 28B auf einem Durchmesser,
der größer ist als der Durchmesser, auf dem die Haltestifte 60A, 60B nach der vorangegangenen Ausführungsform liegen;
dadurch läßt sich die Größe der Reibungseffekte herabsetzen.
In jedem Falle arbeiten die von den Drehzapfen 28A, 28B gebildeten
Haltezapfen mit den Flanschen 62A, 62B. in gleicher Weise zusammen, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3
für die Haltestifte 60A, 60B beschrieben wurde, die bei jener Ausführungsform mit den feststehenden Flanschen 50A, 50B
zusammenwirken.
Nach der in den Fig. 6 und 7 gezeichneten Ausführungsform
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609808/0808
ist der Zylinder 26 jeder Zylinder-Kolben-Gruppe 25 mit Drehzapfen versehen, und der Zylinder ist unmittelbar mit
seinem Boden 6 6 drehbar in dem Gehäuse 10 angeordnet; ein solcher Boden 66 stellt nämlich eine konvexe Zylinderfläche
mit parallel zu der Achse der Welle 11 verlaufender Erzeugender
dar und wird von einer zu diesem Zweck in dem Gehäuse
10 ausgebildeten komplementären zylindrischen Konkavfläche 67 umgeben.
In diesem Fall stellen die Haltestifte, die an dem Gehäuse zum Halten der Flanschen 62A, 62B vorgesehen sind, von den
Zylindern 26 unabhängige Teile dar; es handelt sich um mit Zylinderköpfen 69A, 69B versehene Stifte 6BA, 6 8B, die
mit dem Gehäuse 10 verschraubt sind.
Die Zylinderköpfe 69A, 69B dieser Stifte laufen in den Durchbrüchen
63A, 6 3B der Flansche 62A, 62B, und bei dem gezeich,
neten Beispiel haben die Durchbrüche geschlossene Umrisse.
Um die Reibung herabzusetzen, können um die Köpfe 6 9A, 6 9B der Stifte 68A, 683 Kugellager gelegt sein; dasselbe kann
bei den Stiften 6OA, 603 der in den Fig. 1 bis 3 gezeichneten Ausführungsform geschehen oder bei den Drehzapfen 28A, 28B
der Aus führungs Variante aus den Fig. *+, 5.
Es zeigt sich im übrigen, daß bei der Umschaltung einer Zylinder-Kolben-Gruppe
25 von einer Verbindung mit der Niederdruck-Austrittsöffnung 4OS der exzentrischen Lagerstelle 20
der Welle 11 auf eine Verbindung mit der Hochdruckeintrittsöffnung HOE dieser exzentrischen Lagerstelle, die hydraulischen
und mechanischen Drücke, die auf den beiden Ringseiten auf seine Innenfläche bzw. seine Aussenflache ausgeübt werden,
erheblich schwanken, vor allem weil abwechselnd zwei oder drei
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609808/0808
derartige Zylinder-Kolben-Gruppen gleichzeitig an eine der genannten öffnungen angeschlossen sind.
Um diese Variationen zu vermindern, tritt, wie in den Figuren
8 bis 10 zu sehen, an der Oberfläche jedes Umschaltnockens 42, der sich an der exzentrischen Lagerstelle 20
der Welle 11 befindet, in dem Mittelbereich dieses Nockens ein Kanal 75 aus, der durch innenliegende Leitungen mit zwei
längs des Umfangs beiderseits des betrachteten Nockens an der Aussensäte .der exzentrischen Lagerstelle 20 verlaufenden
langgestreckten Ausgleichsöffnungen 76A, 76B verbunden ist.
In Fig. 8 entspricht die relative Lage der exzentrischen Lagerstelle 20 und des Steuerringes 21 dem Augenblick, der
im folgenden als Umschaltzeitpunkt bezeichnet wird und in dem bei in Richtung des Pfeils F umlaufender Welle 11 einer
der radialen Durchlässe des Steuerringes 21 vorübergehend sowohl gegenüber der Hochdruckeintrittsöffnung 4OE der exzentrischen
Lagerfläche 20 als auch von den Niederdruckaustrittsöffnung 4OS dieser Lagerfläche abgesperrt ist; die
Bohrung 7 5 und die Öffnungen 7 6A, 7 6B stehen daher unter einem Druck, der zwischen Hochdruck und Niederdruck liegt.
In Fig. 10 ist mit gestrichelten Linien I, II die relative Lage dieses radialen Durchlasses 44 in den Zeitpunkten eingezeichnet,
die dem oben definierten Umschaltzeitpunkt benachbart sind, projiziert auf die exzentrische Lagerstelle
20 der Welle 11.
Wie Fig. 10 erkennen läßt, trifft die Bohrung 7 5 des Umschaltnockens
4 2 in dem dem Umschaltzeitpunkt voraufgehenden Augenblick I die ihm in Verbindung mit der Niederdruckaustrittsöffnung
4OS zugeordneten öffnungen 76A, 76B, wodurch in vorteilhafter Weise der radial auf die Innenfläche des Ringes
radial zu dem Ring gerichtete Druck bedeutend verringert wird,
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während die zugehörige Zylinder-Kolben-Gruppe gerade noch nicht druckbeaufschlagt ist.
In dem auf den Umschaltzeitpunkt folgenden Augenblick II trifft die Bohrung 75 des Umschaltnockens 4 2 demgegenüber
auf die öffnungen 76A, 76B, die ihr in Verbindung mit der Hochdruckeintrittsöffnung HOE zugeordnet sind, wodurch
auf die Innenfläche des Steuerringes hydraulisch in radialer Richtung auf den Ring ein Ausgleichsdruck ausgeübt werden
kann, der dem mechanischen Druck entgegengesetzt ist, der auf die Aussenfläche des Ringes durch den Kolben 27 der
Zylinder-Kolben-Gruppe 25 ausgeübt wird, deren Speisung soeben zu der betreffenden Umschaltung geführt hat.
Patentansprüche:
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609808/0808
Claims (17)
- Patentansprüche ;Hydraulische Rotationsmaschine, die in einem Gehäuse eine Welle aufweist, die drehbar gelagert ist und in radialer Richtung eine exzentrische Lagerstelle besitzt, ferner eine Anzahl aus Zylinder und Kolben bestehende Bauteilgruppen (nachstehend als "Zylinder-Kolben-Gruppe" bezeichnet), die radial sternförmig um die genannte exzentrische Lagerstelle der genannten Welle angeordnet und einzeln in dem Gehäuse um eine praktisch parallel zu der genannten Welle verlaufende Achse hin und her beweglich angebracht sind, so daß Zylinder und Kolben jeder Zylinder-Kolben-Gruppe in Verbindung mit der Drehung der Welle der Reihe nach eine Relativbewegung zueinander ausführen, zusammenwirkend einerseits mit Eintritts- und Austrittsleitungen, die in die genannte Welle parallel zu deren Achse geschnitten sind, damit ein Fluidumlauf stattfinden kann, wobei die genannten Leitungen jeweils in Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen münden, die auf einem Kreise hintereinander am Umkreis der exzentrischen Lagerstelle der Welle angeordnet und in Kreisrichtung voneinander durch Umschaltnocken getrennt sind, und zusammenwirkend andererseits mit einem an der exzentrischen Lagerstelle der Welle angeordneten Steuerring, der zwischen der genannten exzentrischen Lagerstelle und den diese umgebenden Zylinder-Kolben-Gruppen angeordnet ist und in praktisch radialer Richtung gegenüber jeder der genannten Zylinder-Kolben-Gruppen einen Kanal ^fWeISt1 um eine Verbindung der Gruppen abwech-- 20 -609 808/0808A 23°selnd mit der Eintrittsleitung und mit der Austrittsleitung herzustellen, sowie schließlich eine gesteuerte Halteeinrichtung, die dem genannten Ring zugeordnet ist und einer Mitnahme des Ringes durch die exzentrische Lagerstelle, auf der er angebracht ist, entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte gesteuerte Halteeinrichtung einerseits mindestens einen Ringflansch (50) aufweist, der seitlich um die Welle (11) geführt ist und der mit dem Steuergehäuse oder mit dem Steuerring (21) drehfest verbunden ist, und andererseits mindestens zwei Haltestifte (60A, 60B), die, umgekehrt, an dem Steuerring (21) oder an dem Steuergehäuse befestigt sind und die jeweils einzeln in Führungsdurchbrüche (58) eingreifen, die zu diesem Zweck in dem genannten Flansch (50) vorgesehen sind.
- 2. Hydraulische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Flansch (50) drehfest mit der Welle (11) verbunden ist und daß der Ring (21) die dem genannten Flansch (50) zugeordneten Haltestifte (60A, 603) trägt.
- 3. Hydraulische Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (21) so viele Haltestifte (60A, 60B) trägt, wie Zylinder-Kolben-Gruppen (25) vorgesehen sind.
- 4. Hydraulische Rotationsmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (50) auf der dem Ring (21) gegenüberliegenden Seite durch ein massives Kopf-- 21 609808/0808stück (55) verstärkt ist, das die an dem Ring (12) angebrachten Kaltestifte (6OA, 60B) festzuhalten vermag.
- 5. Hydraulische Rotationsmaschine nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (62) seitwärts an dem Ring (12) befestigt ist und die dem Flansch zugeordneten Haltestifte (68A1 68B) mit dem Gehäuse (10) starr verbunden sind.
- 6. Hydraulische Rotationsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (27) seitlich zwei Drehzapfen (28A1 28B) aufweist und daß zumindest bestimmte dieser Drehzapfen Haltestifte bilden.
- 7. Hydraulische Rotationsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (26) mit seinem Boden an dem Gehäuse (10) schwenkbar angeordnet ist, und daß die Haltestifte Teile darstellen, die von den genannten Zylindern unabhängig sind.
- 8. Hydraulische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 ■bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flanschen und zwar jeweils einer auf jeder Seite der exzentrischen Lagerstelle der WeIIe1 vorgesehen sind.
- 9, Hydraulische Rotationsmaschine nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzfedern (5 3) sich an den beiden Flanschen (50A1 50B) abstützen und sie- 22 -809808/0808gegen eine Schulter in dem Gehäuse (10) legen und daß die genannten Federn (5 3) vorzugsweise jeweils über einen Haltebolzen (56) geführt sind, der sich zwischen den genannten Flanschen erstreckt.
- 10. Hydraulische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grenzfläche zwischen dem Ring (21) und der exzentrischen Lagerstelle (20) transversal zwei Ringnuten (46) auf jeweils einer Seite von radial verlaufenden Durchlässen (44) angeordnet sind, die sich in dem genannten Ring (21) befinden.
- 11. Hydraulische Rotationsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Nuten in die Innenfläche des Ringes geschnitten sind.
- 12. Hydraulische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche jedes Umsehaltnockens (42), der sich an der exzentrischen Lagerstelle (20) befindet, im Mittelteil eines solchen Nockens ein Kanal (75) ausmündet, der mit zwei Ausgleichsöffnungen (76A, 76B) in Verbindung steht, die, in Umfangsrichtung langgestreckt, sich an der UmfangsfLäche der genannten Lagerstelle (20) auf jeweils einer Seite des genannten Nockens befinden.
- 13. Hydraulische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des- 23 -609808/0808253536ASteuerringes (21) jeder radiale Durchlaß (44) in dem Ring sich zu einer Schale (45) erweitert, die sich in Umfangsrichtung beiderseits dieser Durchlässe (44) erstreckt.
- 14. Hydraulische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben (27) jeder Zylinder-Kolben-Gruppe (2S) ein Federelement vorgesehen ist, das auf den Kolben (27) eine auf den Steuerring (21) gerichtete Kraftwirkung ausübt.
- 15. Hydraulische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine Feder (34) ist, die sich einerseits auf einer zu diesem Zweck an dem Kolben (27) angebrachten Schulter (33) und andererseits an dem Boden des Zylinders (26) abstützt, in dem der Kolben (27) spielt.
- 16. Hydraulische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenseite des Steuerringes (21) sphärische Gestalt hat.
- 17. Hydraulische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende (14) der Welle (11) in eine sackIochartige Ausnehmung (15) des Gehäuses ClQ) gesetzt ist und mindestens einen innenliegenden Kanal (47) aufweist, der den Raum (48), den das Wellenende (14) mit dem Boden der Ausnehmung (15) einschließt, mit dem übrigen Gehäuse (10) verbindet.Für; SOCIETE ANONYME FRANCAISE DU FERODOWSWl ARWXlTt Dt-We-Mf INCkE. PlPL-(N*. H »O·»- 24 -609808/0808Leerseite
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