DE2745646A1

DE2745646A1 - Hydraulische maschine

Info

Publication number: DE2745646A1
Application number: DE19772745646
Authority: DE
Inventors: Lars Segerstroem
Original assignee: Imo Industri AB
Current assignee: Imo Industri AB
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1977-10-11
Publication date: 1978-04-20
Also published as: FR2367929A1; IT1091184B; DE2745646C2; JPS623281B2; SE414813B; FR2367929B3; PL201517A1; NL7711023A; GB1549546A; JPS5349307A; CH623894A5; PL112857B1; SE7611475L

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 Nürnberg essenweinstrasse 4-i telefon 0*11/203727 teiex m/2si3s

3 Nürnberg, 11,10,77

AB Ioio-Industri

Hydraulische Naschine

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche hydraulische Schraubenmaschinen, die einen Spindelsatz umfassen, der aus einer Antriebsspindel und einer odor mehreren in diese eingreifenden Lauf- bz\i. Förderspindeln besteht, welcher Spindelsatz von einem die Schraubengänge umschließenden Gehäuse umgeben ist, wobei die Spindeln und das Gehäuse miteinander geschlossene Kammern bilden, welche bei Drehung der Spindeln unter Mitnahme von Flüssigkeit vom einen Ende des Spindelsatzes zum gegenüberliegenden Ende axial entlang des Spindelsatzes weiterwandern.

Eine derartige Maschine kann als Pumpe arbeiten, wobei die Antriebsspindel an einen Antriebsmotor angeschlossen ist und wobei Flüssigkeit von der Niederdruckseite zur Hechdruckseite transportiert wird. Sie kann aber auch als Motor arbeiten, wobei mittels einer Pumpe Flüssigkeit bei der Hochdruckseite eingepreßt wird und bei ihrer Wanderung durch den Spindelsatz zur

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Niederdruckseite die Spindeln antreibt. Die Antriebsspindel wird dann an eine von der Maschine anzutreibende Vorrichtung angeschlossen.

Die ?örderspindeln sind in einer solchen Maschine einem axialen Druckunterschied ausgesetzt, der bestrebt ist, die Spindeln gegen die Niederdruckseite zu pressen, wobei irgendeine Art einer axialen Lagerung der Förderschrauben zur Aufnahme der vom Druckunterschied verursachten Axialkraft erforderlich wird. Zu diesem Zweck ist es bekannt, jede Förderschraube mit einem bei deren einem Ende angebrachten Ausgleichskolben auszurüsten, der in einer mit dem Maschinengehäuse verbundenen Hülse drehbar und verschiebbar ist. Das äußere Ende der Hülse (d.h. das von der Spindel am weitesten entfernt liegende Ende) ist über Kanäle, die im Maschinengehäuse und/oder in den Spindeln vorgesehen sein können, mit der gegenüberliegenden Seite der Haschi.ie verbunden, so daß der dort herrschende Druck die in der Hülse liegende äußere Stirnfläche des Kolbens beaufschlagt, während die innere,außerhalb der Hülse liegende Stirnfläche des Kolbens jenem Druck ausgesetzt ist, der bei dem Ende herrscht, bei dem der Kolben angebracht ist· Wenn der Kolben an der Hochdruckseite der Maschine angebracht ist, steht somit das Innere der Hülse mit der Niederdruckseite der Maschine in Verbindung und umgekehrt. Die Querschnittsfläche des Kolbens soll dabei zwecks Ausgleich der vom Druckunterschied verursachten

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und gegen die Pörderspindel wirkendenKraft so gewählt werden, dali eine entgegengerichtete Kraft gleicher Größe entsteht.

Die Förderspindel ist jedoch auch Reibungskräften ausgesetzt, die in axialer Richtung wirken. Diese Kräfte wirken in Richtung des Plussigkeitsstromes, weshalb sie in einem Motor in der selben Richtung wie die Druckkraft und in einer Pumpe in entgegengesetzter Richtung wirken. Um dies zu berücksichtigen, muß man im Pumpenfall die Querschnittsfläche des Kolbens geringer und im Kotorfall größer wählen, als dies zum Ausgleich der Druckkraft erforderlich ist. Demzufolge sind verschiedene Förderschrauben (mit verschiedenen Ausgleichskolben ausgerüstet) für jeden Maschinentyp erforderlich, der in gewissen Fällen als Pumpe und in anderen Fällen als Motor installiert werden soll.

Vorliegende Erfindung bezweckt, eine Lagerung der Förderschraube zu schaffen, die sowohl in einer Pumpe als auch in einem Motor angewendet werden kann, wodurch der Bedarf, zwei verschiedene Typen von Förderschrauben für Pumpen und Motoren herzustellen, eliminiert wird.

Gemäß der Erfindung ist der Ausgleichskolben an

seiner von der Spindel abgewandten Seite über eine erste

ist

Fläche, die kleiner/als die zum Ausgleich der Förderspindel gegen die durch den Druckunterschied zwischen Hochdrucks- und IÜederdrucksseite verursachte Kraft

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erforderliche Fläche, dem beim gegenüberliegenden Ende der Förderspindel herrschenden Druck ausgesetzt und über eine zweite Fläche, die so groß ist, daß die Sunuae der Größe der ersten und der zweiten Fläche größer ist als die zum Ausgleich der Förderspindel gegen die vom Druckunterschied verursachte Kraft erforderliche Fläche, einem zwischen dem höheren und dem niedrigeren Druck liegenden Druck ausgesetzt ist, wobei der genannte Zwischendruck in einer durch den Kolben und die Hülse begrenzten Kammer auftritt, die über verengte Kanäle auf solche Weise mit der Hochdruckseite und der Niederdruckseite in Verbindung steht, daß sich der ausgleichende Zwischendruck darin automatisch einstellt, indem die Verengung bei der Bewegung des Kolbens in der Hülse variiert.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Lagerung einer Fördsrspindel bei der Hochdruckseite der Maschine.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Lagerung einer Förderspindel bei der iliederdrucksexte der Maschine.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht und teilweise ic Schnitt eine Maschine, deren Förderspindeln auf die in Fig. 1 gezeigte Weise gelagert sind.

Fig. 4- zeigt auf ähnliche V/eise eine Maschine,

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bsi der die Förderspindeln wie in Fig. 2 dargestellt gelagert sind.

Das Prinzip der Erfindung wird am einfachsten anhand der Fig. 1 und 2 erläutert, die schematisch die Erfindung bei der Lagerung einer Förderspindel bei der Hochdruckseite ("hängende Förderspindel") bzw. bei deren Iliederdruckseite ("stehende For der spindel") angewendet zeigen.

In Fig. 1 ist das bei der Hochdruckseite der Maschine (Austrxttsseite bei einer Pumpe, Eintrittsseite bei einem Hotor) befindliche Ende einer Förderspindel 1 dargestollt. Diese ist einstückig mit einem Kolben 2 ausgebildet, der mit Gleitpassung drehbar und verschieb- _ bar in einer Hülse 3 angebracht ist, die einen Boden 4 aufweist. In diesem ist ein Loch 5 vorgesehen, das über Kanäle, die im Maschinengehäuse und/oder den Spindeln angeordnet sind (wie dies nachstehend näher beschrieben wird), mit der Niederdruckseite der Maschine in Verbindung steht. Der Kolben 2 weist eine ebene Stirnfläche 6 auf, die gegen die ebene Bodenfläche 7 der Hülse anliegt. Der Kolben ist bei 8 abgeschrägt und es wird dadurch zwischen dem Kolben und der Hülse eine ringförmige Kammer 9 gebildet, die einerseits durch den Spalt zwischen den ebenen Flächen 6 und 7 niit der Iliederdruckseite und anderseits durch den Spalt zwischen der zylindrischen Mantelfläche des Kolbens 2 und der zylindrischen Innenwandung der Hülse 3 mit der Hochdruckseite

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in Verbindung steht. Hiedurch stellt sich in der Kammer ein zwischen dem höheren und dom niedrigeren Druck liegender Druck ein, dessen Größe von der Länge und V/eite der als Drosselkanäle wirkenden Spalte abhängt. Während des Betriebes der Maschine stellt sich der Kolben 2 so ein, daß sich seine Endfläche 6 in kleinem Abstand von der Bodenfläche 7 der Hüie befindet. Wenn die Spindel 1 dazu nei-ot, gegen die Niederdruckseite verschoben zu werden (in FIq. 1 . links ), sinkt der Druck in der Kammer 9» wobei der Bewegung entgegengewirkt wird, und wenn anderseits die Spindel dazu neigt, gegen die Hochdruckseite verschoben zu werden (in Fig. 1 rechts ), steigt der Druck in der Kammer 9 und wirkt der Bewegung entgegen. Die -Förderspindel 1 wird somit schwimmend in einer Gleichgewichtslage gehalten.

Die i'örderspindel ist, wie oben erwähnt, einer vom Druckunterschied zwisclaen Hochdruck- und Niederdruckseite bewirkten Kraft ausgesetzt, die bestrebt ist, die Spindel gegen die Niederdruckseite zu verschieben, und außerdem wirken Reibungskräfte, auf die Spindel ein, u.zw. in gleicher Richtung wie die Druckkraft in einem Motor und in entgegengesetzter Richtung in einer Pumpe. Gemäß der Erfindung wird der Durchmesser d·, des Kolbens größer gewählt als der Durchmesser, der zum Ausgleich der vom Druckunterschied verursachten Kraft erforderlich ist und der Durchmesser d₂ wird kleiner als dieser Durchmesser gewählt. Unabhängig davon, ob die Maschine als

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Pumpe oder als hotor arbeitet, stellt sich der Kolben in eine solche Lage ein, daß in der Kammer 9 automatisch ein Zwischendruck entsteht, der die Förderspindel ausbalanziert.

Fig. 2 zeigt auf ähnliche V; eis θ die Erfindung bei der Niederdruckseite dar haschine angewendet. Die Förderspindal 11 ist ebenso wie beim vorhagehenden Beispiel mit einem Kolben versehen, der in einer Hülse 13 mit Boden 14 .drehbar und verschiebbar ist. In diesem Fall steht jedoch das Innere der Hülse über einen in der Spindel 11 vorgesehenen axialen Kanal 15, der in das entgegengesetzte Ende der Spindel ausmündet, mit der Hochdruckseite in Verbindung. Der Kolben 12 weist einen Flansch 16 auf, der über der Stirnfläche der Hülse 13 liegt· Im flansch ist um den Kolben herum eine Nut 1? vorgesehen, die zusammen mit der gegenüberliegenden Stirnfläche der Hülse eine Druckkammer 19 bildet, in der sich ein zwischen dem höheren und dem niedrigeren Druck liegender Druck einstellt, weil die Kammer 19 über die Spalten zwischen dem Kolben 12 und der Hülse mit der Hochdruck- und Niederdruckseite in Verbindung steht. Die Funktion der Vorrichtung entspricht der oben beschriebenen.

In diesem Fall wird der Durchmesser d, des Kolbens kleiner als der zur Ausbalanzierung der Druckkraft erforderliche Durchmesser, und der Außendurchmesser d_z, der Nut 17 größer als dieser Durchmesser

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gewählt.

In Fig. 3 ist eine Pumpe dargsstellt, bei der die Förderspindeln auf die in Fig. 1 gezeigte Weise gelagert sind. Die geseilte Maschine umfaßt ein Gehäuse 30 mit einem axialen Kanal 31 in Form von drei eirander schneidenden zylindrischen Läufen, in denen eine Antriebsspindel 32 sowie zwei Forderspindelη 33 angebracht sind. Das Gehäuse ist mit AustrittsÖffnungen 3^ und einem Einlaß 35 ausgebildet. Jede Förderspindel 33 ist bei ihrer Hochdruckseite mit einem Ausgleichskolben 36 (entsprechend dem Kolben 2 in Fig. 1) versehen, der in einer Hülse 37 gelagert ist, die in der Endwandung des Gehäuses 30 angebracht ist und von einem Stirnwandstück 38 festgehalten wird. Das Innere jeder Hülse 37 steht über ein Loch 39 sowie einen durch das Stirnwandstück 38 gehenden Kanal 40 mit dem Inneren eine3 Deckels 41 in Verbindung, der am Stirnwandstück 38 festgeschraubt ist und die Lagerung für die Welle 42 der Antriebsspindel umgibt, Vielehe sich durch den Deckel 41 heraus erstreckt. Die Antriebsspindel 32 weist einen axialen Kanal 43 auf, der sich von dem bei der Niederdruckseite liegenden Ende bis zu einem Punkt innerhalb des Deckels 41 erstreckt, wo er über radiale Kanäle 44 mit der vom Deckel 41 umgebenen Kammer in Verbindung steht.

Der Kolben 36 ist auf oben beschriebene Weise mit einer Abschrägung 45 versehen, so daß eine Ausgleichsdruckkaniner 46 gebildet wird.

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In Pig. 4 ist eine Fumpe dargestellt, bei der die Förderspindeln auf die in Fig. 2 gezeigte V/eise gelagert sind. In der Figur sind die bei der Nie derdruckseite der Pumpe liegenden Enden der Antriebesspindel und der Förderspindeln 52 sichtbar. Die Spindeln sind in einem Gehäuse 5$ angebracht, das auf nicht näher gezeigte V/eise in einein aus zwei Stücken 54- und 55 zusammengesetzten Gehausekörper angebracht ist, der mit Einlaß 56 und Auslaß 57_Versehen ist. Eine Platte 58 ist im Inneren des Gehäuses befestigt und trägt Hülsen 59, in v/elchen Ausgleichskolben 60 der Förderspindeln gelagert sind, welche Kolben in diesem Fall als separat hergestellte Teile gezeigt sind, die auf Zapfen an den - iinden der Förderspindeln befestigt sind. Die Hülse 60 weist einen Flansch 61 auf, der dem Flansch 16 in Fig. enbspricht. Die Ausgleichdruckkammer wird in diesem Fall von einer unterhalb des Flansches 61 in der Hülse 59 vorgesehenen Nut 62 gebildet. Ein axial durch die Förderspindel hindurchgehender Kanal 63 setzt das Innere der Hülse mit dem bei der Hochdruckseite herrschenden Druck in Verbindung.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 NÜRNBERG ESSENWEINSTRASSE 44 TELEFON 09 U / 20 37 27 TELEX Oi / 23135

Nürnberg, 11.10.77 Patentansprüche :

Hydraulische Schraubenmaschine mit einer Antriebsspindel und einer oder mehreren mit dieser in Eingriff stehenden Forderspindeln, wobei jede Förderspindel bei einem iinde mit einem Ausgleichskolben versehen ist, dar in einer Hülse gelagert und an seiner von der Spindel abgewandtan Seite dem beim entgegengesetzten 2nde der Spindel herrschenden Druck ausgesebzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben an seiner von der Spindel abgev/andten Seite über eine erste Fläche,

die kleiner ist als die zum Ausgleich der Förderspindel·' gegen die durch den Druckunterschied zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite verursachte Kraft erforderliche Fläche, dem beim gegenüberliegenden Ende der Förderspindel herrschenden Druck ausgesetzt und über eine zweite Fläche, dia so groß ist, daS die Sunme der Größe der ersten und der zweiten Fläche größer ist als die zum Ausgleich der Förderspindel gegen die vom Druckunterschied verursachte Kraft erforderliche Fläche, einem zwischen dem höheren und den niedrigeren Druck liegenden Druck ausgesetzt ist, wobei der genannte Zwischendruck in einer durch den Kolben und die Hülse begrenzten Kaciaer auftritt, die über verengte Kanäle auf solche Weise mit der Hochdruckseite und der

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-z-

Kiedardruckseita in Verbindung steht, daß sich der ausgleichende Zwischendruck darin automatisch einstellt indem die Verengung bei der Bewegung des Kolbens in der Hülse variiert.
2. Maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgleichskolben an dem bei der Hochdruckseite der Förderspindel liegenden Ende angebracht ist.

3· Maschine nach Patentanspruch l_t dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben an deni bei der Niederdruckseite der Förderspindel liegenden Ende angebracht ist.

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