DE2718138A1

DE2718138A1 - Hydraulische maschine

Info

Publication number: DE2718138A1
Application number: DE19772718138
Authority: DE
Inventors: Lars Segerstroem
Original assignee: Imo Industri AB
Current assignee: IMO AB
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1977-04-23
Publication date: 1977-11-10
Also published as: US4131400A; PL197627A1; JPS6010193B2; DE2718138C2; FR2349752A1; NL184971C; IT1073610B; JPS52131202A; NL7704411A; SE7604832L; FR2349752B1; NL184971B; GB1566514A; PL106569B1; CH619288A5; SE406958B

Description

PaTEN TANWAL'- DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. D_R.-JC. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU D-8500 NÜRNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-6 TELEFON 09 IW 20 37 27 TELEX 0« / 23135

Nürnberg, 22.04.1977

AB Imo-Inüustri

Hy ojraul is ehe Pias ch ine

! Erfindung bezieht sich auf solche hydrai;liscne Scbraubenmaschinen, die einen Schraubenspindelsatz in Fora einer Antriebsspindel sowie einer oder mehrerer Laufspindeln umfassen, die in einen Gehäuse angeordnet und so ausgebildet sind, daß die Spindeln gegenseitig und gegen das Gehäuse unter Bildung von Kammern dicht anliegen, die bei Rotation der Spindeln sich in axialer Richtung entlang des Spindelsatzes weiterbewagen. Die Maschine kann als j-umpe arbeiten, wenn die Antriäbsspindei von einem iiotor angetrieben wird, wobei die Flüssigkeit in den von den Schrauben^·, ngeri und den Gehäuse gebildeten Kammern von der ^iacsrdruckr.eite zur Kocbdruckseite transportiert wird, oder als Lotor arbeiten, wobei .flüssigkeit bei der Hochdrucksaite ein.,esvniijt und in den Kauinorn zur T:iederdruckseite

I^ be-,.aa;t wird und dabei die Spindeln antreibt und die Antrie'.jssoindel eine nit deren j'elle verbundene Vorrichtung

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treibt.

Der Spindelsatz· und das Gehäuse sind in einem äußeren Gehäuselcörper angeordnet, durch dessen bei der Hochdruckseite liegendes Ende sich die Welle der Antriebsspindel über eine Dichtung hindurcherstreckt. Zur Lagerung der l/elle der Antriebsspindel v/erden normalerweise Kugellager· angewendet. Das Kugellager bringt jedoch gewisse Beschränkungen mit sich. Einerseits kann es nicht in flüssigen Brennstoffen angewendet werden und anderseits wird die Schmierung des Lagers ein Problem. Wenn das Kugellager außerhalb der Wellendichtung plaziert wird, wobei die Maschine als Pumpe für sowohl Heiz- als auch Schmieröle oder als tiotor angewendet wenden kann, muß das Lager auch bsi Betrieb mit Schmierölen geschmiert werden. V/ird es innerhalb der '.Veilendichtung plaziert, ist keine Schmierung erforderlich, doch kann die Maschine nicht als Pumpe für Heizöle angewendet werden. Bei Betrieb der Maschine als l'.otor wird die Lrehzahl durch die Wärmeerzeugung des Kugellagers begrenzt,.da dieses ganz mit Öl gefüllt ist.

Liie vorliegende Erfindung bezweckt, diese hi-ngel zu beseitigen und insbesondere eine Vorrichtung zur· Lagerung o.er Antriebsspindel zu schaffen, welche in sämtlichen oben erwähnten Fällen angewendet werden kann, wodurch die Anzahl der erforderlichen Varianten der Maschine reduziert werden kann. Weitere Ziele und Vorteile gehen aus der nachstehenden Be,ochr ibung hervor.

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Gemäß der Erfindung v/ird das solcherart gestellte Problem dadurch gelöst, daß die Maschine auf solche Weise ausgeführt wird, wie dies aus Patentanspruch 1 nüier hervorgeht .

Die Erfindung liegt darin, daß der Druck auf eine Scheibe einwirkt, die sich axial selbst einstellt, so daß sich der erforderliche Ausgleichsdruck unter der Scheibe aufbaut. Damit der Leckolstrona über die Scheibe nicht zu groß wird und den Wirkungsgrad der Pumpe oder des Motors

IC beeinflußt, würde diese Anordnung normalerweise eine sehr exakte Dimensionierung erfordern. Eine bessere und weniger empfindliche Lösung besteht nach einer besonders vorteilhaften Ausführun^sform der Erfindung darin, daß die Antriebsspindel mit einem Ausgleichskolben versehen wird, der kleiner und kürzer als normalerweise ist. Der Leckölstrom wird dann zum überwiegenden Teil durch den Ausgleichskolben bestimmt und kann daher unter Kontrolle gehalten werden. Die Lagerfliehe kann axiale Krelfte aufnehmen, die in der Pumpe oder dem Motor nach hinten gerichtet sind. Der Speisedruck einer Pumpe oder eines iiocors will die Antriebsspindel gewöhnlich gegen deren vorderes Axiallager pressen. Da der Durchmesser des Ausgleichskolbens nach der Erfindung verkleinert wird, kann ein höherer Speisedruck unter Beibehaltung der Anlage nach hinten akzeptiert v/erden. Um einen vollen Ausgleich zu erhalten, führt man den Ausgleichskolben normalerweise mit größerem Durchmesser als der Außen-

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durchmesser der Antriebsspindel aus, weil die Antriebsspindel auf der Niederdruckseite keinen Ausgleichskolben aufweist. Indem der Ausgleichskolben nach der Erfindung kleiner ausgeführt wird, erhält man nach der Erfindung auch den Vorteil, daß der Spindelkörper kleiner gemacht werden kann, was Einsparung an Material und Arbeit mit sich bringt.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, die den bei der Hochdruckseite liegenden Teil einer Maschine nach der Erfindung teilweise im Schnitt zeigt.

Die gezeigte Schraubenspindelmaschine (Pumpe oder Motor) , von der lediglich der bei der Hochdruckseite liegende Teil auf der Zeichnung aufscheint, umfaßt ein Gehäuse, das aus einem im wesentlichen zylindrischen Hauptteil 1, einem gegen das Ende des Hauptteiles anliegenden Zwischenstück 2, einem gegen das Zwischenstück anliegenden Stirnwandteil 3 und einem Deckel 4· sowie einem am nicht sichtbaren Ende des Hauptteiles 1 liegenden Stirnwandstück zusammengesetzt ist. Diese Teile sind auf zweckmäßige Weise zusammengehalten, z.B. durch Schrauben 511 52! und weiters sind Dichtungen in Fora von O-Ringen angebracht, wie dies in der Figur angedeutet wird. Der Hauptteil 1 ist bei seinem einen Ende mit einem Auslaß 5 ausgebildet, der mit einer Aus tritt skaiamer 6 in Verbindung steht, und ist selbstverständlich bei dem . nicht sichtbaren Ende mit einem ähnlichen Einlaß und

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einer ähnlichen Eintrittskaminer versehen.

Zwischen der Eintrittskammer und der Austrittslcammer 6 erstreckt sich ein axialer Kanal 8, welcher auf bekannte weise in Form von drei einander schneidenden parallelen zylindrischen Läufen ausgebildet ist, in denen eine Antriebsspinoel 9 und zwei Laufspindeln 10 angeordnet sind, deren ochraubengänge ineinander eingreifen und gegeneinander sowie gegen die V/andungen des Kanals δ dicht anliegen.

Die bei der ITiederdruckseite liegenden Enden der

IC Lauf spindeln 10 erstrecken sich frei in die nicht sichtbare Eintrittskaomer hinein und ihre entgegengesetzten Enden sind mit Wellenzapfen 11 versehen, die in Hülsen 12 gelagert sind, welche im Endbereich des Kauptteiles eingesetzt sind. Die Stirnflächen der Zapfen 11 sind, wie nachstehend näher beschrieben wird, dem Druck an der ITiederdruckseite ausgesetzt, so daß die Laufspindeln ausbalanciert sind.

Die Antriebsspindel 9 ist mit einer Antriebswelle in einem Gtück ausgeführt, die sich durch das Zwischenstück 2, das otirnwandstück 3 sowie den Deckel 4 heraus erstreckt, so daii sie an einen Antriebsmotor oder eine anzutreibende Vorrichtung angeschlossen werden kann, abhängig davon, ob die Maschine als Pumpe oder als liouor arbeiten soll. Die Antriebswelle ist in ihrem im Zwischenstück 2 liegenden Bereich zu einem Ausgleichskolben 14 erweitert, der mit etwas Spiel in einer zentralen Ausnehmung 15 im Zwischenstück 2 verschiebbar ist.

Eine Wellendichtung 16 ist innerhalb des Deckels 4·

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zwischen einem äußeren Sing 17, der sich über einen dazwischenliegenden O-Ring 18 ge^en eine Schulter im Deckel 4 abstützt und durch einen Stift 19 fixiert ist, und einem inneren Ring 20 angebracht, cer sich gegen eine Schulter auf der Welle abstützt.

Eine Scheibe 21 umgibt die Antriebswelle 13 außerhalb des Ausgleichskolbens 14 und liegt einerseits gegen die äußere Fläche des Kolbens 14 und anderseits ge.ren einen Ring 22 an, der über eine Scheibe 23 von einer Mutter festgehalten wird, die auf einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 25 der V/elle 13 aufgeschraubt ist.

In der zentralen Bohrung des Stirnwandstückes einerseits
ist/eine Hülse 26 angebracht, welche die Scheibe 21 umgibt, und anderseits eine Hülse 27 vorgesehen, die den Ring 22 umgibt. Diüse beiden Teile werden gegen das Zwischenstück durch einen in die Bohrung des Stirnwandstückes hineinragenden zylindrischen iTlansch des Deckels 4 festgehalten. Die axiale Länge der Hülse 26 ist etwas größer als die Dicke der Scheibe 21, webhe somit zwischen einer Lage, in der sie gegen das Zwischenstück 2 anliegt (über Verschleißringe 2a, 21a, die in die gegenüberliegenden Flächen des Zwischenstückes 2 und der Scheibe 21 eingesetzt sind) und einer Lage, in der sie gegen die innere radiale Fläche der Hülse 27 anliegt, begrenzt axial beweglich ist. Die Antriebsspindel 9 ist mit einem längs verlaufenden Kanal 28 versehen, der sich von seinem in der Eintrittskammer liegenden Ende bis zu einer Stelle in der

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Antriöbswelle I3 erstreckt, wo sich radiale Kanäle 29 vom zentralen Kanal 25 zum Umfang der Antriebswelle erstrecken. Diese Kanäle 29 stehen durch Öffnungen 30 im Ring 20, den vom Deckel 4 umschlossenen Raum 31, den Zwischenraum zv/ischen der Hülse 27 und dem iiing 22, radiale Nuten 32 in der inneren radialen Fläche der Hülse 27, den Zwischenraum zv/ischen der Hülse 26 und der Scheibe 21, axiale. Kanäle 33 ira Zwischenstück 2 sov/ie Kanäle 34 in den Hülsen 12 mit Kammern 35 in den Hülsen 12 bei den Sndflächen der 1/ellenzapfen 11 in Verbindung, so daß diese v/ie oben erwähnt dem bei der Niederdruckseite herrschenden Druck ausgesetzt sind.

Ebenso ist die äußere Seite der Scheibe 21 dea bei der Niederdruckseite lierr-schenden Druck ausgesetzt, während ihre innere Seite (innerhalb des Hinges 21a) einem höheren Druck ausgesetzt ist, weil Flüssigkeit von der Ausürittskammer 6 an; Ausgleichskolben 14 vorbei durch die Ausnehmung I5 austritt. Der somit gegen die innere Seite der Scheibe 21 wirkende Druck liegt zwischen den Drücken an der Hochdruckseize und an der Niederdruckseite der Maschine und hän^t von den übrigen hydraulischen Kräften auf die Antrimbsspindel bei der Hoch- und Niederdruckseite der Maschine ab. Die über· die Lagerungsvorrichtung strömende Clmenge hängt in erster Linie von den Dimensionen (Länge und Ueite) jenes leckölkanals ab, der zv/ischen der Kantelfläcfye des Ausgleichskolbens 14 und der Wandung der Öffnung I5 vorliegt. Während des Betriebes stellt sich

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die Ccheibe selbst in eine solche Lage ein, daß der erfordex'liche Ausgleichsdruck aufgebaut wird.

Da der Druck somit teilweise von der Scheibe 21 aufgenommen wird, kann der Ausgleichskolben 14 zweckmüSigerweise einen Durchmesser aufweisen, der gleich groß oder kleiner als der Durchmesser der Antriebsspindel ist, woraus sich die bereits angeführten Vorteile ergeben.

Der '/ellendichtungsraum 31 braucht nicht mit der Niederdruckseite der Maschine verbunden zu sein, sondern kann separat zum Tank drainiert sein. Dies wird angewendet, wenn der Druck an der Niederdruckseite hoch ist, was ungünstige Arbeitsbedingungen für die mechanische Wellendichtung mit sich bringt. Bei einer solchen Anordnung ist die Bohrung 28 in der Antriebsspindel verschlossen und die Laufspindeln sind in den Ausgleichshülsen 12 separat ausbalanciert, die dui"ch li.ngs verlaufende Bohrungen in den Laufspindeln mit der Niederdruckseite der Haschine in Verbindung stehen. I-Iiabei entfallen die Kanäle 33 und yv.

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Claims

PATENlANWALfE: DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. D£. £. S.CHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

0-850ONORNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-6 TELEFON 0911/203727 TELEX ^oi/äV?fbe 22 fl4

Patentansprüche :

IJ Hydraulische Schraubenmasciiine umfassend eine Aiitriebsspindel und mehrere mit dieser zusammenarbeitende laufstindeln, die in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Antriebssyindal mit einer Welle verbunden ist, die sich an der Kochdui-ckseite der haschine über eine wellendichtung aus dem Gehäuse herauserstreckt und mit einem Ausgleichskolben zur Ausbalancierung des auf die Antriebsspindei einwirkenden druckes ausgebildet ist sowie mittels einer innerhalb der Wellendichtung liegenden Lagerungsvorrichtung ^ela^ert ist, dadurch ^kennzeichnet, daß die Lagerungsvorrichtun^ für die Welle der Antriebsspindel die Form einer die Welle umgebenden Scheibe aufweist, v.-elche an ihrer äußeren Seite dem Druck im V/ellendichtunssraum dex* haschine und an ihrer entgegengesetzten iJeite einem zwischen den Druck ira Wellendichtunyraum und dom Druck an der Kochdruckseite !iahender.· Druck ausgesetzt ist ¹UiI welche av/ischen i:iit deiu Geheule vecbundeneii ..riocLl£.af ,eichen in axialer _u· begrenzt bewegbar ist.

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2. Maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der I)ruc> auf der anderen Seite der Scheibe von einem zwischen der Mantelfläche des Ausgleichskolbens und dem Gehäuse liegenden Leckkanal bestimmt ist, der mit der liochdruckseite der Maschina in Verbindung steht.
3. Maschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daf..· der Durchmesser des Ausgleichskolbens kleiner ist als oder gleich gro3 wie der Durchmesser der
Antriebss'oindel .

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