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"kolben mit Gleitschuh für eine hydrostatische Kolbenmaschine"
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Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine hydrostatische Radialkolbenmaschine
oder vorzugsweise Axialkolbenmaschine, der mittels eines ggfs. gelenkig mit dem
Kolben verbundenen Gleitschuhes gegen eine HERZKolbenführungsfläche,im Falle einer
Axialkolbenmaschine insbesondere gegen eine Schrägscheibe, abgestützt ist, wobei
in dem Gleitschuh ein zur Kolbenführungsfläche hin offener Druckpolsterraum gebildet
ist und wobei dieser Druckpolsterraum durch einen Kanal mit dem Arbeitsraum im Zylinder
vor der Kolbenstirnfläche in Verbindung steht und wobei in diesem Kanal ein eine
Drosselwirkung auSübendes Konstruktionselement angeordnet ist. Bei den bekannten
Maschinen ist dieses Konstruktionselement eine enge Drosselbohrung.
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Diese hat den Zweck, dann wenn der Gleitschuh von der Kolben-
fuhrungsfläche
abhebt, zu verhindern, daß ein unzulässig hoher Flüssigkeitsstrom als Verluststrom
unter den Gleitschuhkanten abströmt. Vielmehr soll durch die Drosselstelle bewirkt
werden, daß bei Auftreten eines derartig unzulässig hohen Stromes der Druck absinkt
und sich daher der Gleitschuh unter Wirkung der auf ihn ausgeübten Kraft wieder
der Kolbentihrungsfläche nähert.
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Nachteil dieser Drosselbohrungen ist, daß das Herstellen einer hinreichend
engen Bohrung wegen der erforderlichen dünnen und entsprechend bruchempfindlichen
Bohrer einen ziemlichen Herstellaufwand erfordert, wenn sie für eine hinreichende
Wirkung hinreichend engen freien Durchtrittsquerschnitt und bzw. oder hinreichende
Länge haben sollen. Vor allen Dingen besteht der Nachteil, daß diese Drosselstellen
sich leicht durch im Flüssigkeitsstrom mitgerinsene Schmutzpartikel zusetzen und
dann das Entsteher eines Druckpolsters unter dem Gleitschuh völlig verhindern mit
der Folge, daß der Gleitschuh frißt und eine Zerstörung wesentlicher Teile hervorruft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine enge Bohrung und damit
den Herstellaufwand für diese und die Gefahr des Zusetzens dieser Bohrung zyiGermeiden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist als eine Drosselwirkung ausübenden Konstruktionselement
eine Strömungsdrossel vorgesehen, die dem
Beginn eines Strömens
durch Strömungsvorgänge einen besonders großen Widerstand entgegensetzt. Die Erfindung
geht aus von der Uberlegung, daß eine große Strömungsgeschwindigkeit vermieden werden
soll, nicht ein Abströmen restlos verhindert werden muß und geht ferner aus von
der Überlegung, daß die Zeiten, in denen ein solches Abströmen verhindert werden
muß, relativ kurz sind, nämlich Jeweils nur während einer halben Umdrehung der Zylindertrommel
und daß ferner, nachdem der Gleitschuh wieder auf die Kolbenführungsfläche zum Aufliegen
gekommen ist, möglichst bald der Druck in dem Druckpolster wieder aufgebaut sein
soll.
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Solange der Gleitschuh auf der KolbenfUhrungsfläche aufliegt, ist
der gesamte Raum der Strömungsdrossel mit Druckmittel gefüllt, durch das sdrch der
Druck dem Druckpolster im Gleitschuh ungehindert mitteilt. Hebt Jedoch der Gleitschuh
ab, beginnt eine Strömung, der die Strömungsdrossel einen erheblichen Widerstand
entgegensetzt, so daß nicht ein dem Druckgefälle und dem großen offenen Querschnitt
entsprechend großer Strom in den offenen Druckpolsterraum unter dem Gleitschuh strömt
sondern nur ein entsprechend kleiner Strom. Wenn unter der Wirkung des Druckes in
dem Raum vor der Kolbenstirnfläche trotz der Strömungsdrossel der die Drossel durchströmende
Strom nach einiger Zeit größer wird, hat infolge der Drehung der Zylindertrommel
bzw. der auf ihn wirkenden Kräfte der Gleitschuh sich wieder auf die Kolbenführungsfläche
aufgelegt.
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Die erforderliche Wirkung wird somit erzielt ohne ein Bauteil, für
das enge Fertigungstoleranzen erforderlich sind. Dabei können Strömungsdrosseln
verschiedener bekannter Art verwendet werden.
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Besondere zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
angegeben. Zum Beispiel können als Strömungsdrossel in der zentralen Bohrung des
Kolbens hintereinander mehrere hohlkegelförmige Bauteile angeordnet sein, deren
MUndungsspitzen zur Stirnfläche des Kolbens hin gerichtet sind bzw. kann in dieser
Bohrung eine Strömungsdrossel der durch die DT-PS 1 106 127 bekannten Art angeordnet
sein. Zusätzliche Elemente für die Feinfilterung, die verhindern sollen, daß verschleißerhöhende
feine Teilchen unter die den Druckpolsterraum begrenzenden Randflächen gelangen,
können zusätzlich angewendet werden, sofern sie derart angeordnet werden, daß sie
nicht die Strömungsverhältnisse in der Strömungsdrossel nachteilig beeinflussen.
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Einzelheiten der Wirkung des Gegenstandes der Erfindung sind in der
Beschreibung zu den Ausfuhrungsbeispielen dargelegt.
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Figur 1 zeigt einen Axialschnitt durch den Oberteil eines Kolbens.
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Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des gleichen Kolbens teilweise aufgeschnitten
gemäß Linie II - II in Figur 1.
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Figur 3 zeigt eine Stirnansicht des Kolbens gemäß Figur 1 und Figur
2.
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Figur 4 zeigt eine Stirnansicht einer anderer Ausgestaltungsform eines
Kolbens mit abgenommenen Stirnplattendeckel.
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Der Kolben besteht aus einem Kolbenhemdteil 1 mit einer Zentralsäule
2, in der eine Längsbohrung 3 angeordnet ist, die im weiteren Verlauf zu dem in
der Zeichnung nicht mehr dargestellten Druckpolsterraum in dem in der Zeichnung
ebenfalls nicht mehr dargestellten Gleitschuh führt. Zwischen Kolbenhemd 1 und Zentralsäule
2 ist ein Ringraum 4 zur Verminderung des Gewichtes des Kolbens vorgesehen. Im Kopfteil
5 des Kolbens ist ein leerer scheibenförmiger Raum 6 vorgesehen, der nach oben durch
die Stirntplatte 7 abgeschlossen ist, die fest mit dem Randteil 8 des Kopfteiles
5 verbunden ist. In der Stirntplatte 7 sind zwei Bohrungen 9 und 10 angeordnet,
die schräg durch die Stirnplatte 7 verlaufen und tangential in den scheibenförmigen
Raum 6 einmUnden. Steht in dem in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Zylinderraum
vor der Stirnplatte 7 Druck an und liegt der in der Zeichnung nicht mehr dbrgestellte
Gleitschuh auf der ebenfalls nicht mehr dargestellten Kolbenführungsfläche auf,
so ist der gesamte Raum in den Bohrungen9 und 10 in dem scheibenförmigen Raum 6
und in
der Bohrung 3 mit Druckflüssigkeit gefüllt, die nicht bzw.
entsprechend dem Abströmen unter dem Rand des Druckpolsterraumes nur sehr langsam
strömt, so daß praktisch kein Druckgefälle entsteht. Hebt Jedoch der Gleitschuh
von der Kllbenführungsfläche ab> so sinkt der Druck im Druckpolsterraum sehr
rasch ab und entsprechend sinkt der Druck in der Bohrung 3 und somit in dem Raum
6 ab. Das hat die Folge, daß durch die Kanäle 9 und 10 Flüssigkeit in den Raum 6
einströmt, die infolge der tangential$ schrägen Anordnung der Bohrungen 9 und 10
im Raum 6 als Potentialwirbel rotiert. Durch dieses Rotieren entsteht im äußeren
Bereich, d.h. unter der Mündungen der Bohrungen 9 und 10, ein hoher Druck, so daß
keine weitere Flüssigkeit durch diese Bohrungen nachströmt. Um diese Wirkung des
Nachströmhinderns zu verbessern, können an den Mündungen staudruckerhöhende Gestaltungen
vorgesehen sein, die aufgrund der rotierenden Strömung den Staudruck an der in den
scheibenförmigen Raum 6 führenden Mündung eines Jeden der Kanäle 9 und 10 erhöhen.
Im Inneren des Potentialwirbels, d.h. an der MUndung der zentralen LKngsbohrung
3,herrscht Jedoch nur ein geringer Druck, so daß das Absinken des Druckes im Druckpolsterraum
nicht ein Nachsaugen aus dem scheibenförmigen Raum 6 bewirkt.
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Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 4 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform
gemäß den Figuren 1 bis 3 dadurch, daß
der von dem Randteil 18
begrenzte Raum 16 nicht leer ist sondern daß in diesem Leitwände 17 und 19 angeordnet
sind.
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Auch in diesem Falle können die Bohrungen in der Stirnplatte schräg
tangential sein. In diesem Fall genügt es aber auch, wenn die Bohrungen in der Stirnplatte
koaxial zur Kolbenachse verlaufen. Jede dieser beiden Bohrungen mündet in einer
der beiden Endtaschen 20, die durch den Randteil 18 und die Leitwand 17 begrenzt
sind. Von diesen Taschen aus muß die Flüssigkeit entlang der äußeren Leitwand 17
strömen und deren Ende mit einer scharfen Umkehrung der Strömungsrichtung umströmen,
um dann zwischen der äußeren Leitwand 17 hnd der inneren Leitwand 19 in der entgegengesetzten
Richtung zu strömen.
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Am Ende der inneren Leitwand 19 strömt dann die Flüssigkeit tangential
in den Raum, der vor der Mündung der Längsbohrung 3 liegt und erzeugt hier wiederum
einen Potentialwirbel. In diesem inneren Raum ist die Wirkung die gleiche wie in
Zusammenhang mit der Ausgestaltung gemäß den Figuren 1 bis 3 beschrieben, Jedoch
wird bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 4 durch die Leitwände 17 und 19 noch
zusätzlich Ms Anlaufen einer Strömung behindert.
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Patentansprüche: