DE2637891A1 - Drehvorrichtung mit verbesserter kuehlung - Google Patents

Description

CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, Illinois 61629, V.St.A.

Drehvorrichtung mit verbesserter Kühlung

Die Erfindung bezieht sich auf Drehvorrichtungen mit Schrägachse, die als Pumpe, Motoren, Kompressoren oder dgl. verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf verbesserte Kühlsysteme für solche Vorrichtungen.

Bei als Motoren, Kompressoren, Pumpen oder dgl. verwendeten Drehvorrichtungen mit Schrägachse tritt eine Schwierigkeit auf, die sich in der kurzen Lebensdauer infolge nicht ausreichender Kühlung zeigt. Typischerweise treten bei den heutzutage bekannten Drehmotoren die Bearbeitungsmarkierungen an den Innenoberflächen des Gehäuses im allgemeinen in der falschen Richtung auf, d.h. sie sind im allgemeinen parallel zur Richtung des Dichtungslaufs angeordnet, was zur Folge hat, daß die Dichtung in sehr kurzen Zeitintervallen dort ausfällt, wo die Ölviskosität nicht ausreicht, um einen Ölfilm von hinreichender Stärke zu erzeugen. Natürlich wird durch angemessene Kühlung eine erhöhte Schmiermittelviskosität gefördert, die zur Aufrechterhaltung eines angemessenen Ölfilms ausreicht.

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Die vorliegende Erfindung Hat sich zum Ziel gesetzt, eine Drehvorrichtung mit Schrägachse vorzusehen, welche ein verbessertes Kühlsystem besitzt, so daß die Schmiermittelviskosität auf einem relativ hohen Niveau gehalten werden kann.

Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf eine Drehvorrichtung mit Schrägachse gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wobei erfindungsgemäß ein Kühlsystem derart ausgebildet ist, daß es eine Vielzahl von Kühlmittelaufnahmenuten in den Wänden besitzt, sowie eine dünne Abdeckplatte für die Wände und somit auch für die Nuten. Die Abdeckplatte wird durch die Wandteile zwischen den Nuten gestützt, so daß sie nicht zusammenfällt.

Gemäß einem außerordentlich bevorzugten Ausführungsbeispiel sind mindestens bestimmte Nuten benachbart zu den Schnittstellen der Seitenwände und sphärischen Wände angeordnet, wobei durch die Verwendung der dünnen Abdeckplatte die Anordnung möglich gemacht wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Nuten umfangsmässig angeordnet sein, während gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die Nuten radial angeordnet sind. Gemäß einem ausserordentlich bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Seitenwände durch Seitenwandglieder gesondert von der äußeren sphärischen Wand ausgebildet und Gasdichtungen sind an der Grenzfläche der Seitenwandglieder und der äußeren sphärischen Wand angeordnet. Mindestens eine der Kühlmittelaufnahmenuten ist zwischen der Gasdichtung und der Kammer längs der Grenzfläche angeordnet, wodurch eine angemessene Kühlung der Gasdichtung erreicht wird, was die lange Lebensdauer derselben fördert.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispieleri anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

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Fig. 1 einen Schnitt einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehvorrichtung in der Form eines Viertaktmotors ;

Fig. 2 einen Teilschnitt annähernd längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehvorrichtung mit Schrägachse in der Form eines Viertaktmotors dargestellt. Es sei jedoch bemerkt/ daß die Erfindung auch bei nicht als Motoren verwendeten Drehvorrichtungen Verwendung finden kann, beispielsweise bei Pumpen, Kompressoren oder dgl.. Die Erfindung ist gleichfalls bei solchen Vorrichtungen verwendbar, die nicht nach dem Viertakt-Prizip arbeiten, sondern beispielsweise nach dem Zweitakt-Prinzip.

Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10 mit einer Innenkammer Die Kammer 12 ist durch eine radial äußere sphärische Wand 14, eine radial innere sphärische Wand 16 und entgegengesetzt angeordnete, im ganzen sich radial erstreckende Seitenwände 18 begrenzt, welchletztere die sphärischen Wände 14 und 16 verbinden .

Eine Welle 20 wird beispielsweise durch Lager 22 im Gehäuse gelagert und umfaßt einen winkelmäßig versetzten Teil 24 innerhalb der Kammer 12. Ein im ganzen mit 26 bezeichneter Rotor ist auf dem winkelmäßig versetzten Teil 24 in der Kammer 12 gelagert. Der Rotor 26 besitzt eine sphärische Nabe 28, welche Kompressionsdichtungen 30 trägt, die mit der radial inneren sphärischen Wand 16 in Berührung stehen, und wobei die Nabe 28 ferner öldichtungen 32 trägt, die ebenfalls

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mit der radial inneren sphärischen Wand 16 in Berührung stehen.

Der Rotor 26 wird durch einen Umfangsflansch 34 vervollständigt, der auf seiner radial äußeren Oberfläche Umfangsdichtungen 36 trägt, die abdichtend mit der radial äußeren sphärischen Wand 14 in Berührung stehen. Der Flansch 34 besitzt, wie bekannt, eine Vielzahl von Scheiteln, und zwar bei einer Viertaktvorrichtung drei auf jeder Seite, wobei jeder dieser Scheitel eine Scheiteldichtung 38 aufweist. Die Scheiteldichtungen 38 stehen abdichtend mit den entsprechenden Seitenwänden 18 in Berührung.

Ein Ende der Nabe 28 trägt ein Innenringzahnrad 40, welches mit einem Zeitsteuerzahnrad 42 in Eingriff steht, welchletzteres vom Gehäuse 10 getragen wird, um auf diese Weise die richtigen zeitlichen relativen Drehraten zwischen Welle 20 und Rotor 26 zu erreichen.

Das Gehäuse 10 ist durch entgegengesetzte Seitenwandglieder definiert, die die beiden.Seitenwände 18 und die radial innere sphärische Wand 16 tragen. Das Gehäuse 10 wird durch ein Aussenwandglied 50 vervollständig, welches die radial äußere sphärische Wand 14 trägt. Die Seitenwandglieder 46 werden an ihrem Platz dadurch gehalten, daß sie an nach innen gerichteten Flanschen 52 am Aussenwandglied 50 anliegen. Die Kühlung wird durch eine Vielzahl von Kühlmittelaufnahmenuten 54 in jeder der Wände 14, 16 und 18 erreicht. Bei dem in den Fig. 1 und dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Nuten umfangsmäßig. Eine dünne Abdeckplatte 56, ausgebildet aus einem abriebbeständigen Material wie beispielsweise chromplattiertem Stahl, definiert die verschiedenen Wände insoferne als diese Platte die Oberfläche bildet, an welcher die verschiedenen Dichtungen entlanglaufen. Gleichzeitig verschließt die dünne Abdeckplatte 56 jede der Nuten 54 zur Bildung von Leitungen für das Kühlmittel. Wie man in Fig. 1 erkennt, sind die Leitungen A und B dicht benachbart zum Schnitt der radial innen gelegenen sphärischen Wand 16 und den jeweils entsprechenden Seitenwänden 18 angeordnet, um eine ausgezeichnete Kühlung an

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diesen Stellen vorzusehen, um so einen dicken Ölfilm zu fördern, auf welche Weise eine ausgezeichnete Schmierung erreicht wird. In ähnlicher Weise sind die Leitungen C und D dicht benachbart zur Grenzfläche der jeweils entsprechenden Seitenwände 18 und der radial äußeren sphärischen Wand aus dem gleichen Grund angeordnet. Man erkennt, daß durch die Verwendung der dünnen Abdeckplatte 56, die normalerweise in der Größenordnung von ungefähr 1/10 Zoll Stärke aufweist, das Kühlmittel sehr dicht zu diesen Schnittstellen hin gelenkt wird.

Gesonderte Platten der Platten 56 können für jede der vorhandenenen Wände verwendet werden. Alternativ kann auf jeder der Endwände eine einzige Platte ausgebildet sein, um die radial innere sphärische Wand 16 und die entsprechende Seitenwand 18 zu bilden. In einem derartigen Fall kann ein Teil 7O der Platte zum Flansch 52 hin umgefaltet sein. Benachbart zu ihren Enden kann die die radiale äußere sphärische Wand definierende Platte 56,wie bei 72 gezeigt, gelocht sein und eine Nut 74 ist in jeder Seite des Aussenwandglieds 50 angeordnet. Eine Gasdichtung 76 kann an der Grenzfläche der Elemente vorgesehen sein. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, daß die Nuten E zwischen der Kammer 12 und der Gasdichtung 76 angeordnet sind, so daß die entweder durch Kompression oder Verbrennung - oder durch beides - erhitzten Gase, welche entlang der Grenzfläche laufen, vor Berührung mit der Gasdichtung 76 abgekühlt werden. Demgemäß kann die Gasdichtung 76 aus einem Elastomer ausgebildet sein, ohne besonders um dessen thermische Eigenschaften besorgt zu sein, da die Dichtung in ausreichender Weise durch das Vorhandensein von Kühlmittel in der Nut E gekühlt wird.

Man erkennt, daß im Fall einer jeden der Wände die dünne Abdeckplatte 56 durch diejenigen Teile des entsprechenden Wandglieds getragen werden, welche zwischen den Nuten 54 angeordnet sind. Irgendwelche geeigneten Kanalöffnungen können sich durch die Wandglieder 46 oder 50 erstrecken, um den Nuten 54 Kühlmittel zuzuführen.

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Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Kühlmittelaufnahmenuten im ganzen radial ausgerichtet sind. Beispielsweise sind Nuten 154 in den Seitenwänden 18 angeordnet und erstrecken sich radial. Eine Fortsetzung 156 jeder der Nuten 154 erstreckt sich in die Nachbarschaft der Abdeckplatte an der radial innen gelegenen sphärischen Wand 16. Kanalöffnungen 160 gestatten die Zuführung und Abführung von Kühlmittel, wie dies in Fig. 3 durch die Pfeile angedeutet ist.

Es werden gesonderte und unterschiedene Leitungen durch.die Nuten 162 definiert, die sich über die radial äußere sphärische Wand 14 erstrecken, und es kann Kühlmittel durch eine Leitung 164 eingeführt werden, um durch eine ähnliche (nicht gezeigte) Leitung benachbart zur entgegengesetzten Seitenwand 18 abgeführt zu werden. Wiederum tragen die Teile der Wandglieder zwischen den verschiedenen Nuten die Abdeckplatte, so daß diese nicht zusammenfallen kann.

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Claims (6)

1. Ansprüche

   1J Schrägachsendrehvorrichtung mit einem Gehäuse, welches eine Kammer bildet, die eine radial äußere sphärische Wand und eine radial innere sphärische Wand aufweist, die durch entgegengesetzte, im ganzen radial sich erstreckende Seitenwände verbunden sind, und wobei innerhalb des Gehäuses eine Welle drehbar gelagert ist und innerhalb der Kammer einen winkelmäßig versetzten Teil aufweist, und wobei in der Kammer ein Rotor vorgesehen ist, der auf dem winkelmäßig versetzten Teil drehbar angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Kühlsystem, welches eine Vielzahl von Kühlmittelaufnahmenuten (54, 154, 156, 162) in den erwähnten Wänden aufweist, und wobei eine dünne Abdeckplatte (56) für die Wände und somit für die Nuten vorgesehen ist, und wobei diese Abdeckplatte (56) durch die Wandteile zwischen den Nuten getragen ist, um das Zusammenbrechen der Abdeckplatte (56) zu verhindern.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Nuten· dicht benachbart zu den Schnitten der Seitenwände und der sphärischen Wände angeordnete Nuten (54, A,B,C,D, 154, 156, 162) aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (54) umfangsmäßig angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (154, 156) radial angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände durch Seitenwandglieder (46) gebildet werden, die von der äußeren sphärischen Wand getrennt sind, und wobei Gasabdichtmittel (76) die Grenzflächen der Seitenwandglieder und der äußeren sphärischen Wand abdichten, wobei mindestens eine der Nuten (54E, 154, 162) sich zwischen den Abdeckmitteln und der Kammer längs der Grenzfläche erstreckt.

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6. 6. Schrägachsendrehvorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch ein Kühlsystem mit einer Vielzahl von Kühlmittelaufnahmeleitungen (54, 154, 156, 162) in den Wänden in dichter Nachbarschaft zur Kammer (12), wobei ferner eine dünne abriebbeständige Lage (56) auf den Wänden und innerhalb der Kammer nach innen bezüglich der Leistungen angeordnet ist, und wobei die erwähnte Vielzahl von Leitungen Leitungen aufweist, die dicht benachbart zu den Schnitten der Seitenwände und den Umfangswänden verlaufen.

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