DE2655732A1 - HYDRAULIC DRIVE WITH A STATOR CARRYING A SCREW - Google Patents
HYDRAULIC DRIVE WITH A STATOR CARRYING A SCREWInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. Hans Langosch Dr.-lng. Heinz Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Hordwgg 62 Telefon (0711) 206523Patent attorneys Dipl.-Ing. Hans Langosch Dr.-lng. Heinz Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Hordwgg 62 Telephone (0711) 206523
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Societe dite: CENTRE D1ETUDESSociete dite: CENTER D 1 ETUDES
ET DE REALISATIONS INDUSTRIELLESET DE REALIZATIONS INDUSTRIAL
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(C.E.R.I.A.)(C.E.R.I.A.)
1 et 3, rue Marcel Sembat1 and 3, rue Marcel Sembat
F-44049 Nantes (Loire-Atlantique)F-44049 Nantes (Loire-Atlantique)
Hydraulischer Antrieb mit einem eine Schraube tragenden StatorHydraulic drive with a stator carrying a screw
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb mit · einem eine Schraube tragenden Stator, einer Düse, einer umlaufenden Nut innerhalb einer Führung, in der eine Schraube geführt ist, wobei die Schraube einen runden Kranz aufweist, von dem innen bis zum Zentrum reichende Flügel ausgehen und der außen als Teil eines HydromotorsThe invention relates to a hydraulic drive with a stator carrying a screw, a nozzle, a circumferential groove within a guide in which one Screw is guided, the screw having a round rim, from the inside reaching to the center The wings go out and the outside as part of a hydraulic engine
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ausgebildet ist.is trained.
Antriebe dieser Art sind aus den US-PSn 3 487 805, 3 531 214 und 3 610 713 bekannt, wobei der Kranz mit einer Verzahnung versehen ist, in der motorisch angetriebene Zahnräder eingreifen.Drives of this type are known from US Pat. Nos. 3,487,805, 3,531,214 and 3,610,713, the rim is provided with a toothing in which the motor-driven gears engage.
Weiter ist aus der DT-PS 558 428 und der US-PS 2 085 ein Antrieb bekannt, bei dem ein äußerer Kranz einer Schraube fest angeordnete Turbinenschaufeln trägt, der Art, daß der Antrieb und dessen Antriebsturbine einen gemeinsamen Stator und Läufer haben. Bei allen diesen Antrieben ist die Schraube auf einer über Traversen gelagerte Königswelle angeordnet. Darüber hinaus eignet sich die Antriebsturbine der letztgenannten Patentschriften nicht zum Antrieb mit hydraulischen Flüssigkeiten hohen Drucks und die Anordnungen gemäß den genannten Patentschriften bedingen ein großes Bauvolumen.Furthermore, from DT-PS 558 428 and US-PS 2 085 a drive is known in which an outer ring is a Screw fixed turbine blades carries, the type that the drive and its drive turbine have a common stator and rotor. In all of these drives, the screw is on one of the traverses mounted vertical shaft arranged. In addition, the drive turbine of the last-mentioned patent specifications is suitable not for driving with hydraulic fluids of high pressure and the arrangements according to the named patents require a large construction volume.
Aufgabe der Erfindung ist es,einen Antrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne Königswelle auskommt und der mit einem hydraulischen Medium sehr hohen Drucks beaufschlagbar ist, der ein besonders kleines Bauvolumen aufweist und im Aufbau und in der Herstellung einfach ist.The object of the invention is to provide a drive of the initially to create the type mentioned, which manages without a vertical shaft and which is very high with a hydraulic medium Pressure can be applied, which has a particularly small volume and in structure and in production is easy.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die umlaufende Nut des Stators nockenförmig ausgebildet ist und daß der Außenumfang der Schraube radial verschiebbare Schieber trägt und als Teil eines Flügelzellenmotors dient.To solve this problem, the invention provides that the circumferential groove of the stator is cam-shaped is and that the outer circumference of the screw carries radially displaceable slide and as part a vane motor is used.
Zur Ausbildung des Profils der umlaufenden Nut der Schieber und der Aussparungen für die Aufnahme derselben verwendet man dieselben Techniken, die bei Flügelzellenmotoren und -pumpen bekannt sind. Der Unterschied besteht darin, daß gemäß der vorliegenden Erfindung der Flügelzellenmotor anstelle des kompakten, massiven Läufers hohl ausgebildet auf dem Kranz einer Schraube, beispielsweise für einen Schiffsantrieb angeordnet ist, so daß keine konzentrische Welle zur Lagerung der Schraube notwendig ist, sondern ein freier Durchgang des durch die Flügel geförderten Mediums erreicht wird.To form the profile of the circumferential groove of the slide and the recesses for receiving the same the same techniques are used that are known for vane motors and pumps. The difference is that according to the present invention, the vane motor instead of the compact, massive The rotor is designed to be hollow on the rim of a screw, for example for a ship propulsion system, so that no concentric shaft for mounting the screw is necessary, but a free passage of the medium conveyed through the wings is achieved.
Besonders vorteilhaft kann die umlaufende Nut mehrere identische Nocken aufweisen, die am Umfang symmetrisch in gleichen Winkelabständen angeordnet und der eine gleiche Zahl Einlaßschlitze und Auslaßschlitze zugeordnet sind. Dadurch wird auch die Beanspruchung des Kranzes der Schraube gleichmäßiger am Umfang verteilt und die Lager werden durch diesen Kräfteausgleich in radialer Richtung praktisch nur noch durch das Eigen-The circumferential groove can particularly advantageously have a plurality of identical cams which are symmetrical on the circumference arranged at equal angular intervals and assigned an equal number of inlet slots and outlet slots are. This also distributes the stress on the rim of the screw more evenly around the circumference and through this balance of forces, the camps are in radial direction practically only through the intrinsic
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gewicht der Schraube belastet.weight of the screw loaded.
Besonders vorteilhaft weist die umlaufende Nut eine gerade Anzahl von Nocken auf, durch die damit auch eine gerade Anzahl von "Zylindern" gebildet wird, wobei die so gebildeten Zylindergruppen gruppenweise mit dem Druckmedium beaufschlagbar sind, so daß bei gleichem Förderstrom einer Hydraulikpumpe unterschiedliche Drehzahlen und Drehmomente an der Schraube erreichbar sind. Dazu ist es dann erforderlich, daß jede gleichzeitig druckbeaufschlagbare Zylindergruppe gleichmäßig am Umfang des Antriebs verteilt ist', vorzugsweise jeweils als Zweiergruppe oder als Dreiergruppe.Particularly advantageously, the circumferential groove has an even number of cams, by which an even number of "cylinders" is formed, the cylinder groups thus formed can be acted upon in groups with the pressure medium, so that with the same flow rate of a hydraulic pump different speeds and torques can be reached on the screw. For this purpose, it is then necessary that each cylinder group that can be pressurized at the same time is evenly distributed over the circumference of the drive , preferably as a group of two or as a group of three.
Der Aufbau wird bei geringem Gewicht konstruktiv besonders einfach, wenn die Zuleitungen zu den Einlaßschlitzen und die Ableitungen der Auslaßschlitze umlaufend im Körper des Stators angeordnet sind. Zweckmäßig sind die Leitungen in axialer Richtung gestaffelt und im Abstand von der umlaufenden Nut etwa konzentrisch im gleichen radialen Abstand angeordnet, wodurch das geringste Bauvolumen des Antriebs erreichbar ist.The construction is particularly simple with a low weight if the supply lines to the inlet slots and the outlets of the outlet slots are arranged circumferentially in the body of the stator. Appropriate the lines are staggered in the axial direction and approximately concentric at a distance from the circumferential groove arranged at the same radial distance, whereby the smallest volume of the drive can be achieved.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt:Further advantages and features of the invention emerge from the following description with reference to the enclosed Drawings of an embodiment. It shows:
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Fig. 1 einen Teillängsschnitt einesFig. 1 is a partial longitudinal section of a
etwa rotationssymmetrisch ausgebildeten Antriebs,approximately rotationally symmetrical drive,
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig.Fig. 2 is a side view of the in Fig.
im Schnitt dargestellten Stators gemäß dem Pfeil II in Fig. 1 undstator shown in section according to arrow II in Fig. 1 and
Fig. 3 einen Querschnitt durch den inFig. 3 shows a cross section through the in
Fig. 1 dargestellten Antrieb in kleinerem Maßstab in Höhe des Pfeils II mit schematischer Darstellung der Leitungen und der Druckölversorgung.Fig. 1 shown drive on a smaller scale at the level of arrow II with a schematic Representation of the lines and the pressure oil supply.
Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Antriebs weist ein Düsengehäuse 1 auf, das durch nicht näher dargestellte Rippen versteift ist. Das Düsengehäuse 1 ist so ausgebildet, daß verschiedene Organe des Antriebs in ihm untergebracht sind und daß die entstehenden Kräfte in an sich bekannter Weise über die Antriebshalterung auf das beispielsweise anzutreibende Schiff od.dgl. übertragen werden können. Das Düsengehäuse 1 selbst ist in bekannter Düsenform strömungsgünstig ausgebildet. Die Schraube 10 besteht aus einem inneren Rotorteil 11, auf dem Flügel 12 angeordnet sind, deren äußere Enden durch einen runden Kranz 13 miteinander verbunden sind. Der radförmige KranzThe embodiment of a drive shown in Figs. 1 to 3 has a nozzle housing 1, which by ribs not shown is stiffened. The nozzle housing 1 is designed so that various Organs of the drive are housed in it and that the resulting forces in a known manner via the drive bracket on the ship to be driven, for example, or the like. can be transferred. The nozzle housing 1 itself is designed in a known nozzle shape to promote flow. The screw 10 consists from an inner rotor part 11, are arranged on the blades 12, the outer ends of which by a round one Wreath 13 are connected to each other. The wheel-shaped wreath
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13 ist über ein Wälzlager 19 drehbar in einem Stator gelagert, wobei dieses Wälzlager 19 gleichzeitig als Axiallager dient, wie dies in Fig. 1 ersichtlich ist. Der in Fig. 2 allein dargestellte Stator 20 ist konzentrisch im Düsengehäuse 1 befestigt. Durch ein zweites Lager 18 beispielsweise ein Nadellager wird die Zentrierung der Schraube 10 verbessert. Das Lager 19 ist durch einen Dichtungsring 26 und entsprechend auch das Lager 18 abgedichtet.13 is rotatably mounted in a stator via a roller bearing 19, this roller bearing 19 at the same time as The axial bearing is used, as can be seen in FIG. 1. The stator 20 shown alone in FIG. 2 is concentric fixed in the nozzle housing 1. The centering is achieved by a second bearing 18, for example a needle bearing the screw 10 improved. The bearing 19 is supported by a sealing ring 26 and accordingly the bearing 18 is sealed.
Durch den Kranz 13 werden die formschlüssig verbundenen Flügel 12 unmittelbar in Drehbewegung versetzt. Dazu sind im Kranzteil 13' radiale Aussparungen 14 vorgesehen, in denen Schieber 15 verschiebbar geführt sind. Gegenüberliegend im Stator 20 ist eine umlaufende Nut 21 vorgesehen, deren Breite der der Schieber 15 entspricht. Die Tiefe der Nut 21 ist in Umfangsrichtung unterschiedlich, so daß am Umfang eine Art Nocken gebildet werden. Durch Federn werden die Schieber 15 in den radialen Aussparungen 14 stets in allen Winkellagen der Schraube 10 am Grund der Nut 21 angepreßt (Fig. 3).By means of the ring 13, the wings 12, which are connected in a form-fitting manner, are immediately set in rotary motion. In addition Radial recesses 14 are provided in the ring part 13 ', in which slides 15 are slidably guided. Opposite in the stator 20, a circumferential groove 21 is provided, the width of which corresponds to that of the slide 15. The depth of the groove 21 is different in the circumferential direction, so that a type of cam is formed on the circumference will. The slides 15 in the radial recesses 14 are always in all angular positions by springs the screw 10 pressed against the bottom of the groove 21 (Fig. 3).
Besonders wesentlich ist, daß die Tiefe der Nut 21 in Umfangsrichtung so ausgeformt ist, daß gleichmäßig verteilt am Umfang mehrere identische Nocken mit gleichenIt is particularly important that the depth of the groove 21 is shaped in the circumferential direction so that it is uniform distributed on the circumference several identical cams with the same
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709825/0293 °81° °01 709825/0293 ° 81 ° ° 01
Abständen untereinander gebildet und damit hydromotorisch wirkende Einlaßkammern bzw. Auslaßkammern gegeben sind, die jeweils mit einem Auslaßschlitz bzw. einem Einlaßschlitz 22 in Verbindung stehen. Alle Einlaßschlitze 22 sind mit einer Zuleitung 24 und alle Auslaßschlitze 23 sind mit einer Auslaßleitung 25 in Verbindung. Um einen möglichst klein bauenden Antrieb zu erhalten, ist es vorteilhaft, daß die Leitungen 24 und 25 in axialer Pichtung im Bereich vor der umlaufenden Nut 21 im Stator 20 vorgesehen sind (Fig. 1).Distances formed from one another and thus inlet chambers or outlet chambers acting as hydraulic motors are given, each of which is in communication with an outlet slot and an inlet slot 22, respectively. All inlet slots 22 are with a supply line 24 and all outlet slots 23 are with an outlet line 25 in connection. In order to obtain the smallest possible drive, it is advantageous that the lines 24 and 25 are provided in axial alignment in the area in front of the circumferential groove 21 in the stator 20 (FIG. 1).
In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den Antrieb dargestellt, aus dem die am Umfang verteilten vier "Zylinder" klar ersichtlich sind. Zur Erzielung eines Kraftausgleichs der Schraube 10 in radialer Richtung ist es vorteilhaft, daß immer eine gerade Anzahl von "Zylindern" vorgesehen sind, wobei die Zylinder gleichmäßig am Umfang verteilt immer paarweise gegenüberliegen bzw. bei einer Anordnung von drei oder einem Vielfachen von drei Zylindern sind diese immer um 120 zueinander versetzt.In Fig. 3 a cross section through the drive is shown, from which the four "cylinders" distributed around the circumference are clearly visible. To achieve a force balance of the screw 10 in the radial direction, it is advantageous that there is always an even number of "cylinders" are provided, wherein the cylinders are evenly distributed on the circumference, always opposite each other in pairs or at one Arrangement of three or a multiple of three cylinders, these are always offset by 120 to each other.
Durch ein von Hand betätigbares Steuerventil 31 können die sich gegenüberliegenden -Zylinder paarweise oder alle zusammen mit einem Druckmedium beaufschlagt werden (Fig. 3)By means of a manually operated control valve 31, the opposing cylinders can be operated in pairs or all of them acted upon together with a pressure medium (Fig. 3)
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— β. —- β. -
Entsprechend können bei anderen Anordnungen 6,8 oder 2 η bzw. 6, 9 oder 3 η Zylinder geschaltet sein, wobei jeweils die Zylinder 2n bzw. 3n nur paarweise bzw. nur zu dreien druckbeaufschlagbar sind, so daß immer nur sich gegenüberliegende Zylinder bzw. um 120 versetzte Zylinder druckbeaufschlagt oder drucklos sind. Hierdurch tritt bei den Lagern 18"und 19 praktisch keine radiale Belastung auf.Correspondingly, in other arrangements 6, 8 or 2 η or 6, 9 or 3 η cylinders can be connected, with each cylinder 2n or 3n can only be pressurized in pairs or only three, so that always only opposing cylinders or cylinders offset by 120 are pressurized or depressurized. Through this there is practically no radial load on bearings 18 ″ and 19.
Jedes Steuerventil 31 wird in bekannter Weise über eine Leitung 34 und eine Pumpe 32 mit einem Druckmedium aus einem Behälter 33 versorgt. Die Pumpe 32 ist mit einem Zylinder oder einer Zylindergruppe dauernd über eine Leitung 34 und die Leitung 24 in Verbindung, während der andere symmetrische Zylinder bzw. die anderen symmetrischen Zylindergruppen über eine Leitung 34' und die Zuleitung 24' wahlweise über das hydraulische Steuerventil 31 mit dem Druckmedium versorgbar ist. Erfolgt keine Druckbeaufschlagung der Leitung 34, so ist diese über das Schaltventil 31 und eine Leitung 35 mit dem Behälter 33 verbunden und damit drucklos (Fig. 3). Dadurch läßt sich bei konstanter Pumpenförderung eine unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeit der Schraube 10 erzielen.Each control valve 31 is made in a known manner via a line 34 and a pump 32 with a pressure medium a container 33 is supplied. The pump 32 is continuously connected to a cylinder or a group of cylinders Line 34 and line 24 in connection, while the other symmetrical cylinder or the other symmetrical Cylinder groups via a line 34 'and the supply line 24' optionally via the hydraulic control valve 31 can be supplied with the print medium. If the line 34 is not pressurized, it is Connected via the switching valve 31 and a line 35 to the container 33 and thus depressurized (FIG. 3). This allows a different drive speed of the screw with a constant pump delivery Score 10.
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Family Applications (1)
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