DE2637509A1

DE2637509A1 - Verschluss fuer hydraulische pumpen und motoren

Info

Publication number: DE2637509A1
Application number: DE19762637509
Authority: DE
Inventors: Allan E Heinrich
Original assignee: Applied Power Inc
Current assignee: Enerpac Tool Group Corp
Priority date: 1975-08-21
Filing date: 1976-08-20
Publication date: 1977-03-03
Also published as: SE7609249L; AU1697776A; GB1540920A; JPS5226603A; CA1068162A; ES450847A1; NO762826L; IT1066436B; US4009973A; JPS564757B2; FR2321585A1

Description

PATENTANWALT

^Dlpl--^|NG;. 19. August 1976

HELMUT GORTZ ,

6 Frankfurt am Main 70 UZq/Wa.

Schneclcenhofstr. 27 - Tel. 617079

APPLIED POWER INC., 57VH3264 West Reichert Menomonee Falls, Wisconsin, USA

Verschluß für hydraulische Pumpen und Motoren

Die Erfindung "betrifft einen Flüssigkeitsdruck-Übertrager.

Derartige Flüssigkeitsdruck-Übertrager finden Verwendung bei hydraulischen Motoren oder Pumpen und ganz besonders beim Abdichten solcher Apparaturen.

Der Verschluß der vorliegenden Erfindung wird besonders bei hydraulischen Flügelpumpen oder Motoren verwendet, die ein Gehäuse, einen Rotor, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist mit radial sich erstreckenden Flügeln, welche ineinandergreifen und auf einem festen Ständer oder Nockenring gleiten, der sich rings um den Rotor herum befindet, einschließen. Der Verschluß ist der bei Pumpen und Motoren gewöhnliche. Motoren und Pumpen des Standes der Technik enthalten eine Gehäuse, einen flügeltragenden Rotor, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und einen Ständer oder Nockenring, der den Rotor umgibt. Eine längliche Bohrung erstreckt sich axial und zentral durch das Gehäuse und den Rotor und nimmt eine Hülse auf, welche antreibend mit xtem Rotor verbunden ist.Die Hälse ist für eine Rotation ge-

709809/0372

lagert an ihren Endteilen durch geeignete Lager, die in unterbrochenen Stücken in der Bohrung angeordnet sind und eine Zapfwelle aufnehmen.

Zur Herausstellung der Vorteile dieser Erfindung ist die Apparatur, in welcher der Verschluß der Erfindung eingesetzt ist als ein Motor beschrieben, wobei es natürlich klar ist, daß dieser ausgewechselt werden kann und genauso effektiv in hydraulischen Pumpen oder ähnlichen Geräten verwendet werden kann. Bei irgendeinem Gebrauch eines Plussigkeits-Übertragers des hier beschriebenen Typs ist es von Vorteil, den Motor derart einzubauen, daß die Welle, welche von dem Rotor angetrieben wird, ein permanentes Teil des Mechanismus darstellt, der angetrieben wird und nicht ein Teil des Motors. Bei djfisen Anwendungsarten ist das Verschließen unabhängig von der Welle.

Bei der oben erwähnten Anwendung und den meisten Motoren des Standes der Technik wird ein flügeltragender Rotor verwendet, wobei die Undichtigkeit entlang der entgegengesetzten Seitenwände des Rotors und der Rotorkammer ein gemeinsames Problem darstellt, welches den Gebrauch von Dichtungen an irgendeinem Punkt in den Oberflächen der Seitenwand des Rotorgehäuses erfordert oder eine Welle und eine Wellendichtung erfordert,". welche dauerhaft und ein einstückiger Teil des Motors ist. Der übliche Typ eines Seitenwändverschlußes enthält einen vierbogigen, homogenen, ringförmigen Verschluß. Die vierbogigen Dichtungen werden aufgenommen in ringförmigen Aussparungen eine jede in der Rotorwand oder in der Seitenwand der Rotorkammer. Der Verschluß der vorliegenden Erfindung, der weiter

709809/0372

unten beschrieben wird, beabsichtigt, die oben erwähnten Verschlüsse zu ersetzen, wobei wirkungsvoll eine Undichtigkeit im Bereich zwischen den Seitenwänden des Rotors und den entgegengesetzten Oberflächen der Rotorkammer verhindert wird. Einer der Hauptnachteile beim Gebrauch von vierbogigen Verschlüssen in diesem besonderen Bereich ist, daß der Flüssigkeitsdruck

bestrebt ist, den vierbogigen Verschluß in der ringförmigen Aussparung zu verformen und einen Teil des Ringes aus der Verschlußstellung mit der entgegengesetzten Oberfläche herausbewegt. Es können Methoden zur Verminderung der O-Ringverformung angegeben werden„ Die Seitenwanddichtungen dieses Typs neigen dazu, daß kontinuierlich ein kleiner Betrag an Flüssigkeit heraustropft, aufgrund von Oberflächenfehlern in der ringförmigen Rille oder in den Seitenwänden, welche mit den O-Ringen in Eingriff treten· Diese Undichtigkeiten neigen dazu, bei Anwachsen des Druckes ebenfalls anzuwachsen, Ferner sind die Verschlüsse des Standes der Technik allgemein nicht leicht zugänglich und Ihre Anordnung erfordert oftmals den vollständigen Auseinanderbau des Gehäuses und ein Entfernen des Rotors.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Motorverschluß vorzusehen, der die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Es ist ein besonderes Ziel der Erfindung, einen Verschluß vorzusehen, welcher unabhängig von einem Schaft ist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Verschluß vorzusehen, der im wesentlichen keine Undichtigkeit erlaubt.

709809/0372

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Verschluß vorzusehen» der stärker abdichtet, wenn der Flüssigkeitsdruck, der gegen diesen wirkt, anwächst.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung sieht einen Verschluß vor, der leicht zugänglich ist, um ihn zu ersetzen oder zu reparieren, wenn dies notwendig ist.

Der Verschluß der vorliegenden Erfindung wird innerhalb von Aussparungen angeordnet, die in abgesetzten Teilen der länglichen Bohrung an jeder Seite des Rotors ausgebildet und daran benachbart sind. Jeder Verschluß enthält eine zylindrische Hü3-se, deren Längsachse parallel zur Längsachse der Bohrung ist und welche einen radial sich erstreckenden Flansch hat, weicheren einem Ende daran befestigt ist. Die angeflanschte Hülse ist angeklebt oder auf eine andere Art und Weise an den Seitenwänden des Rotors befestigt. Demzufolge erstrecken sich die zylindrischen Hülsenteile axial nach außen von dem Rotor weg an dessen entgegengesetzten Seiten. Der innere Durchmesser der Hülse und deren Länge relativ zu der Bohrung und Aussparung ist der, daß die Hülse vollständig innerhalb der Ränder der Aussparung angeordnet ist, um keinerlei Behinderung beim Einsetzen einer Antriebswelle in die längliche Bohrung darzustellen. Ein Dichtteil ist in dem Zwischenteil eingesetzt, welches durch den Aussparungsboden und die Hülse bestimmt ist, um einen Verschluß dazwischen zu bewirken·und eine Undichtigkeit in Bezug auf die Flüssigkeit zu verhindern von dem Bereich zwischen den entgegengesetzten Seitenwänden des Rotors und einer Rotorkammer zu der länglichen Bohrung»

709809/0372

Der Verschluß ist unabhängig von der Antriebswelle. Das Verschluß element ist so ausgebildet, um auch für eine größere Abdichtung geeignet zu sein, eine Abdichtung zwischen dem Boden der Aussparung und der Hüls.e, proportional zum Anwachsen des Flüssigkeitsdruckes auf das Verschlußelement.

Weitere Mermale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist. ;

Es zeigen: ι

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Motors, für welchen der Verschluß der Erfindung im wesentlichen vorgesehen ist; ^;

Fig. 2 ein Querschnitt genommen entlang der Linie 2τ2 der Fig. 1j , :

Fig. 3 einen Querschnitt genommen entlang der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 einen Teilquerschnitt unter Hervorhebung des Verschlusses dieser Erfindung; und

Fig· 5 eine Vergrößerung des Querschnitteiis der Fig. 4.

In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit den gleichen Ziffern bezeichnet, wobei 10 im allgemeinen den Motor der vorliegenden Erfindung kennzeichnet. Das Motorgehäuse enthält Endabdeckun-

70 9 8 09/0372 ,

gen 12 und 14 und einen Ständer oder Nockenring 16, der dazwischen angeordnet ist. Die Komponenten werden in axialer Anordnung relativ dazu mittels Bolzen 18, welche sich durch die Endplatte 14 und den Ständer 16 erstreckt, verbunden. Die Bolzen v/erden von Gewinden in Bohrungen 20 der Platte 12 aufgenommen . Obwohl es nicht gezeigt ist, ist klar, daß die Bolzen auch von der Außenseite eingesetzt v/erden durch die Platte 12, den Ständer 16 zu der Endplatte 14. Eine Wellenauf nahmeöffnung 24 erstreckt sich axial und zentral durch den Motor 10, wie es am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Die Endplatten 12 und 14 und die Ständer 16 /bilden, . wenn sie miteinander verbunden sind, eine Rotorkammer 26, welche einen Rotor 28 enthält. Der Rotor 28 hat die Form eines kreisförmigen Ringes mit einer Vielzahl von radialen gleitfähigen Flügeln 30, die darin in radialen Rillen 32 im Umkreis des Rotors aufgenommen sind. Die Flügel werden radial nach außen und in Eingriff mit dem Nockenring 16 durch Federeinrichtungen 34 angetrieben. Der Ständer oder Nockenring 16 ist mit vier unterschnittenen Abschnitten 38 versehen, welcher mit der äußeren Oberfläche des Rotors 28, Arbeitskammern 40, 42, 44 und 46 bilden. Die unterschnittenen Teile 38 sind koaxial zu dem Rotor 28 über einen wesentlichen Teil ihrer peripheren Länge, oder durch den Abstand "A-A". Wie es üblich ist expandieren und ziehen die Flügel abwechselnd die Arbeitskammern zusammen, wobei sie mit den Kammern verbunden werden, um mit Flüssigkeitsdruck zu versorgen und diese abzulassen in geeigneter Folge mit dem abwechselnden Expandieren und Zusammenziehen der Kammern,

Die zentrale Öffnung des Rotors fällt mit der Öffnung oder Bohrung 24 zusammen und ist axial dazu angeordnet und ist ver-

709809/0372

sehen mit axial sich erstreckenden Keilwellennuten 25, welche ineinandergreift und antreibend eingreift mit den Keilwellennuten an einer Welle, die in der Bohrung 24 aufgenommen ist. In der Aus führung s form, die in den Zeichnungen dargestellt ist, greift der Rotor direkt in die Welle ein und in dieser Beziehung dient die Welle dazu, den Rotor relativ zu dem Nockenring 16 und den Endplatten 12 und 14 anzuordnen. Es ist verständlich, daß die Welle wiederum angeordnet und geeignet in Lagern gelagert werden muß. Die-Lager können aufgenommen werden in Lagerstühlen 52 und 54 oder die Lager und die Welle können ein permanenter Teil der Maschine sein, die mit dem Motor zusammen gebraucht wird. Ausbuchtungen 56 und 58 sind in den Lagerstühlen 52 und 54 zur Aufnahme von Schnappringen vorgesehen, um die Lager an ihrem Platz zu halten. Bei einigen älteren Motoren sind externe und interne keilwellenförmige zylindrische Hülsen in den zentralen Bohrungen des Motors aufgenommen und werden durch den Rotor antreibend verbunden. Die Hülsen werden in Lagern gelagert, während die Wellen wiederum in inneren Keilwellenhülsen eingelagert, werden, um ein antreibendes Ineinandergreifen entsprechender Keilwellennute mit ihren jeweiligen Wellen zu erreichen.

Die Endabdeckungen 12 und. 14 sind in ihrer Kontruktion ähnlich und schließen Eingangs- und Auslaßdurchgänge 60 und 62 ein. Die Drehrichtung des Motors wird umgedreht durch Umkehr der Verbindung der Durchgänge 60 und 62 bezüglich der Versorgung und des'Auslaßes. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, steht jede der Einlaß-Auslaßdurchgänge 60 und 62 durch axiale Durchgänge 64 und 66 miteinander in Verbindung, wobei letztere mit vier im gleichen Abstand angeordneten Einlassen verbunden

709809/0372

sind,die in einem kreisförmigen Muster auf den Endplatten liegen und radial mit einem Abstand im Zentrum des Motors angeordnet werden, so daß sie mit den Arbeitskammer. 40 bei 46 verbunden sind. Die axialen Durchgänge 64 und 66 für jede Arbeitskammer sind verbunden mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen 60 und 62 durch ringförmige Durchgänge 68 und 70. Durchgänge 72 und 74 sind auch verbunden mit dem ringförmigen Durchgang 70 und dienen zum Ausgleich der Drücke auf dem Rotor 28.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Verschlußeinrichtung zur Verhinderung von Undichtigkeit bezüglich der Flüssigkeit im Bereich der Grenzfläche des Rotors 28 und der Seitenwände der Rotorkammer · 26. Einige frühere Pumpen und Motoren gebrauchen_e^_ner vierbogige homogene Verschlüsse, die in einer Ausbuchtung / Seitenwandoberflächen sitzen. Nachteile bei Verschlüssen des Standee der Technik dieses Typs wurden bereits erwähnt. Einer der schwerwiegendsten Nachteile ist es, daß die Drücke, die auf die Verschlüsse einwirken, danach streben, diese zu verformen und konsequent aus dem Eingriff mit der entgegengesetzen Seitenwand herauszutreiben, wodurch der Flüssig keit erlaubt wird in den Bereich der zentralen Bohrung 24 hineinzutropfen.

Insbesondere in den Fig. 4 und 5 weist der Verschluß der Erfindung eine ringförmige Hülse 80 auf, die einen radialen Flansch 82 hat, der an deren einem Ende ausgebildet ist. Der radiale Flansch 82 ist durch Kleben und mittels Schrauben

709809/0372

83 an der Seitenwand des Rotors 28 in derart, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, befestigt. Die Bohrung 24 ist versehen mit einer Gegenbohrung 84 mit einem anwachsenden Durchmesser an jeder Seite des Rotors 28, um eine Aussparung 86 festzulegen, wobei die Aussparung 86 ein Teil der Seitenwand des Rotors preisgibt. Der Flansch 82 ist an dem offengelegten Teil der Seitenwand des Rotors festgeklebt. Die Hülse 80 hat einen inneren Durchmesser, der etwas größer ist als die Bohrung 24, aber kleiner als die der Gegenbohrung 84. Folglich kann die Hülse 80 innerhalb der radialen Grenzen der Aussparung 86 aufgenommen werden, vie es in Fig. 2 zu sehen ist. Dessen Zweck ist es, zu verhindern, daß die Hülse das Einsetzen der Antriebswelle versperrt oder auf andere Weise stört. Die zylindrische Senkung 84 hat einen Bodenteil 88, auf welches ein ringförmiger elastomerer Verschluß aufgeklebt ist. Im Querschnitt hat der Verschluß 90 ein längliches Körperteil 91 und eine abgeflachte, periphere äußere Oberfläche 92. Die Oberfläche 92 ist an der Oberfläche 88 der zylindrischen Senkung zylindrisch festgeklebt. Einstückig mit dem Körperteil 91 ist ein radial nach innen gerichtetes Teil 93, welches sich von dem Ende des Körpers 91 zu einem Rückteil 94 erstreckt. Das Rückteil 94 ist begrenzt durch ein Hülseneingriffteil 95. Das Hülseneingriffteil 95 ist versehen mit einer kegelförmigen Kante 96, welche einen Linienkontakt zwischen dem elastomeren Teil und der äußeren peripheren Oberfläche der Hülse 80 versieht. Ein Schließring 98 ist in einer Nut 97 auf der entgegengesetzten Seite des Hülseneingriffteils aufgenommen, welche entgegengesetzt der kegelförmigen Kante angeordnet ist und einen genügenden Durchmesser hat, um die kegelförmige Kante in einen Eingriff mit der Hülse zu bringen.

. 709809/0372

Bei der Bedienung dreht die Hülse 80 mit dem Rotor, während das Verschlußelement 90 stationär bleibt. Wenn der Undichtigkeitsdruck anwächst,wirkt der Druck auf den Verschluß in der Richtung der Pfeile, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, wobei der Verschlußdruck gegen den Boden der Aussparung anwächst.

Es sei allgemein gesagt, daß eine effektive und effiziente Ausführungsform der Erfindung dargelegt worden ist, wobei es verständlich ist, daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, sondern sie kann in der Einteilung, Anordnung und Form der einzelnen Teile sich ändern, ohne daß das Wesen des Erfindungsgedankens verändert wird, wie er beschrieben worden ist.

Im einzelnen wurde ein Flüssigkeitsdruckiiiotor oder -pumpe beschrieben. Der Motor oder die Pumpe enthält ein Gehäuse mit einer Kammer, die einen Rotor und ein längliches Gehäuse aufweist, welche sich durch das Gehäuse und den Rotor erstreckt und eine Welle aufnimmt, welche antreibend ineinandergreift durch den Motor mittels einer Keilwellenverbindung. Eine Verschlußanordnung ist an einer jeden Seite des Rotors angebracht,· um eine '' I in dem Bereich zwischen den Seitenwänden des Rotors und den Seitenwänden der Kammer sowie in der länglichen Bohrung zu verhindern. Jede Verschlußanordnung enthält eine zylindrische Hülse, die an einer Seitenwand des Rotors befestigt ist und sich axial davon erstreckt. Die Anordnung ist in einer ringförmigen Aussparung in der Bohrung an einem benachbarten Punkt des Rotors angeordnet. Die Hülse ist befestigt an dem Rotor für eine Drehung und ist in einem Abstand von einem unterschrittenen Teil der Gehäusewand angeordnet.

709809/0372

Die Unterschneidung kennzeichnet die ringförmige Aussparung. Ein ringförmiges elastomeres Verschlußteil ist in der Aussparung angeordnet und ist an seiner radialen äußeren Wand an der Aussparungswand befestigt und unischließt und paßt genau die Hülse ein. Die Ölverschlußanordnung ist unabhängig von der Welle. Das Verschlußteil ist so konstruiert, daß der Undichtigkeitsdruck das Zwingen des Teils in einen weiteren Verschlußeingriff mit der rotierenden Hülse unterstützt.

70980 9/0372

Claims

Patentansprüche

1. Plussigkeitsdruck-übertrager, gekennzeichnet durch einen Nockenring (16), der einen Rotor (18) umgibt und eine Vielzahl von Arbeitskammern (40, 42, 44, 46) begrenzt, mit gleitfähigen Flügeln (30), die in radialen Schlitzen (32) in dem Rotor(28)aufgenommen werden und normalerweise gegen eine Strebe geneigt sind mit dem Nockenring (16), mit einem Gehäuse für den Rotor (28) zur Bestimmung einer Rotorkammer (26) mit Seitenwandoberflachen, die den Seitenwänden des Rotors (28) entgegenstehen, mit einer zentralen axial sich erstreckenden Bohrung (24) in dein Gehäuse und dem Rotor und welche angepaßt ist, um eine Welle aufzunehmen, mit einer Einrichtung zum antreibenden Ineinandergreifen des Rotors (28) mit der Welle und eine Verschlußeinrichtung an jeder Seite des Rotors zum Verhindern von Undichtigkeit bezüglich der Flüssigkeit im Bereich zwischen den Seitenwandoberf lachen und den Rotorseitenwänden und der Bohrung, wobei diese Verschlußeinrichtung eine zylindrische Hülse (80) enthält, die an dem Rotor (28) befestigt ist und sich axial davon in die Bohrung erstreckt und radial in einem Abstand von dem Gehäuse angeordnet ist, und mit einem ringförmigen, elastomeren Verschlußteil (90), welches zwis.ohen der Hülse (80) und dem Gehäuse angeordnet ist.

2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrasteinrichtung axial sich erstreckende zusammenpassende Keilwellennute (25) an dem Rotor(28)ünd dem Schaft enthalten.

3. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein radial sich erstreckender Flansch (82) an dem Ende der Hülse (80) befestigt ist, die dem Rotor (28) benachbart angeordnet ist und diese Hülse ist an einer Seitenwand des Rotors

befestigt.

709809/0372

4. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (24) mit einer ringförmigen Aussparung (86) an jeder Seite des Rotors(28)und dort eingrenzend versehen ist, das Verschlußteil in der Aussparung (86) angeordnet und an dem Gehäuse befestigt, die Hülse (80) . . einen größeren inneren Durchmesser als die Bohrung (24) hat und in der Aussparung (86) angeordnet ist.

5. Übertrager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verschlußeinrichtung mit einem ringförmigen Körperteil (91), welches im Querschnitt länglich mit dem Gehäuse in Eingriff tritt, mit einem radial nach innen gerichteten ringförmigen vorspringenden Teil, welches an dem Körperteil (91) befestigt und an dessen Ende benachbart ist, weg von dem Rotor (28) und&in niedrigeres Ende hat, mit einer ringförmigen-Hülse (80), die mit einem Teil in Eingriff tritt, welches sich von dem niedrigeren Ende des vorspringenden Teils zu dem Rotor (28) erstreckt, wobei die Hülse (80), die mit dem Teil in Eingriff tritt, radial nach innen in einem Abstand von dem Hauptteil (91) angeordnet ist, um mit dem vorspringenden Teil und dem Hauptteil (91) einen eingeschlossenen ringförmigen Bereich zu bilden, der an einer Seite zum Rotor hin zu öffnen ist, wodurch Flüssigkeitsdruck von dem Bereich abgedichtet wird, und das Körperteil (91) und die Hülse (80) dazu bringen, mit dem jeweils nach außen und innen radial sich erstrebkenden Teil ineinander zu greifen, um einen dichten verschließenden Eingriff mit dem Gehäuse und der Hülse zu erreichen.

6. Übertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager einen Schließring (98) aufweist, der die Hülse (80) umgibt, in einen Eingriff mit dem Teil tritt und dieses zu einem Einrasten mit der Hülse zwingt.

709809/0372

7. Übertrager nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager eine kegelförmige Kante (96) an der Hülse (80) aufweist, die mit dem Teil ineinandergreift, um einen Linienkontakt mit der Hülse (80) zu erreichen.

709809/0372