-
"Drehlrolbenatrieb"
-
Die Erfindung betrifft einen DrehRolbenantrieb mit wenigstens einem
Drehflügel, welcher an einem Rotor befestigt ist und mindestens einen Druckraum,
welcher in einem Stator ausgebildet, mit einer Stirnfläche des Kolbens verschlossen
und mit einer ringförmigen Anordnung gegenüber dem Stator abgedichtet sowie mit
Druck- und Rücklaufanschlüssen für ein vorzugsweise hydraulisches Medium versehen
ist.
-
Neben dem hydraulischen Medium kommt als Antrieb medium in bestimmten
Fällen auch ein unter Druck stehendes Gas, z.B. Druckluft in Betracht. Der erfindungsgemäße
Drehkolbenalltrieb dient zum Schwenken von Machinenteilen, vorzugsweise um Winkel
unter 3600, wie sie beispielsweise bei Auslegern von Baggern oder Kränen, aber auch
von Drehtischen gefordert werden, die beispielsweise für das Schweißen großer Maschinen
teile eingesetzt sind. Ggf. kann der stator zum Tragen und Führen eines Maschinenteiles
dienen, das mit einem anderen Maschinenteil nur durch den Rotor verbunden ist, so
daß ein besonderes lager zwischen beiden Maschinenteilen entfällt.
-
Derartige Drehkolbenantriebe können linear Kolbenantriebe ersetzen,
bei denen der Kolben an einer Kolbenstange befestigt ist und in einem geraden Zylinder
läuft, welcher als Stator dient. Wenn solche Schubkolbengetriebe als Schwenlcantriebe
eingesetzt werden, muß zwischen die Kolbenstange und das angetriebene Maschinenteil
ein Kurbelgetriebe eingebaut werden. Solche Getriebe sind kostspielig und beschränken
den Antrieb auf Schwenkwinkel, die erheblich unter 3600 liegen.
-
Bei sperrigen Maschinen ergibt sich auch häufig ein ungleichförmiges
Drehmoment. Solche Schubkolbengetriebe haben aber auch andere Nachteile. Dazu gehört
u.a. die als blankes Maschinenteil ausgebildete Kolbenstange, welche an dem aus
dem Zylinder heraustretenden Ende frei liegt und zusammen mit dem Zylinder in manchen
Fällen eine nicht zu unterschätzende Unfallgefahr darstellt.
-
DrehLolbenan-triebe sind in verschiedenen =tusfiihrungsformen bekannt.
Bei einem bekannten Antrieb ist der in einem Zylinder linear bewegliche Kolben auf
seinem Hemd innen und außen mit schraubenförmig angeordneten Nuten versehen, welche
mit entsprechenden Führungen auf der Innenwand des Zylinders und der Außenseite
einer aus dem Zylinder vorstehenden Welle so zusammenwirken, daß beim Hingang des
Kolbens die Welle in eine Richtung dreht, während beim Rücklauf eine entgegengesetzte
Wellendrehung erreicht wird. Einerseits wirken sich die komplizierten Führungen
vor allem bei der Bearbeitung von Zylinder und Kolben nachteilig aus,
andererseits
sind je nach dem erforderlichen Drehmoment die Reibungskräfte von erheblicher Größenordnung.
Eine Vergrößerung der Drehmomente ist nur durch eine Vergrößerung der wirksamen
Kolbenfläche und daher nur durch eine erhebliche Durchmesservergrößerung der Zylinder
bohrung möglich.
-
Bei einem anderen der bekannten Drehkolbenantriebe, von dem die Erfindung
ausgeht, schwenkt der als Drehflügel ausgebildete Kolben in der Bohrung eines Zylinders,
die durch eine radiale Trennwand in zei Druckräume unterteilt ist. Der Drehflügel
sitzt auf einer aus dem Zylinder herausgeführten T.telle, die als Rotor dient. Eine
Vergrößerung des Drehmomentes setzt auch bei diesem Antrieb eine Durchmesservergrößerung
der Zylinderbohrung voraus, und außerdem ist die Größe des jeweiligen Schwen'Bvinkels
auf ca. 2400 beschränkt.
-
In allen Fällen wirkt sich außerdem die verhältnismäßig große axiale
Länge solcher Antriebe nachteilig aus, weil sie den Einbau erschwert.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolbenantrieb
zu schaffen, bei dem eine Vergrößerung des Drehmoment es durch einen verlängerten
Druckraum möglich ist, ohne daß die ohnehin verkürzte Baulänge in axialer Richtung
vergrößert werde-;1muß.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der radial
an einem Rotorring ausgebildete Drehflügel in dem auf dem Umfang eines konzentrisch
zum
Rotorring angeordneten Druckraum längs einer um den Riiigmittelpunkt
verlaufenden Kreisbahn beweglich ist, und daß an den Ringstirnseiten Führungsringe
oder -scheiben angebracht sind, welche die Dichtungsanordnung halten, wobei die
Druck- und Rücklaufanschlüsse radial angeordnet sind.
-
Die Ringform von Rotor und Stator verkürzt die axiale Baulänge des
Antriebes, schafft aber zugleich eine wesentliche Verlängerung des Druckraumes.
Diese kann bei einem Drehflügel durch Vergrößerung des Ringdurchmessers für ein
erhöhtes Drehmoment ausgenutz werden, wobei der maximale Sc'nwenhvinkel nur wenig
unter 360° liegt. Deswegen kann man bei geringeren Schwenqinkeln den Druckraum für
mehrere Drehflügel unterteilen, die an dem Rotor ebenfalls befestigt sind und auf
diese Weise die wirksame Kolbenfläche vergrößern. Andererseits kann man wegen der
Ringform an dem Rotor einen weiteren Stator befestigen und durch eine geeigente
Steuerung den gesamten Schwenhssimkel des Antriebs vergrößern, der deshalb bei erfindungsgemäßen
Drehkolbenantrieben auch 3600 wesentlich übersteigen kann.
-
Ein wesentlicher Vorteil ist die relativ geringe axiale Baulänge des
Antriebes und die geringe Belastung der Führungsringe bzw. -scheiben. Deswegtn kann
der erfindungsgemäße Antrieb unter Wegfall eines sonst erforderlichen Drehlagers
zur Verbindung schwenkender Maschinenteile benutzt werden. Er eignet sich als Antrieb
insbesondere
in den Fällen, wo der Drehkolben weit außerhalb des Drehmittelpunktes angeordnet
werden muß und ein gleichförmiges Drehmoment benötigt wird.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Drehkolbenantrieb lassen sich auch verschieden
hohe Drehmomente und Abmessungen von Drehkolbenantrieben mit einem Baukastensystem
verwirklichen, mit dem mehrere Antriebe hintereinander geschaltet werden können.
-
Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der
radial äußere Ring als Rotor sowie zur Befestigung der Führungsringe benutzt und
dient als Deckel für den als Ringnut auf dem Außenumfang des Statorringes ausgebildeten
Druckraum, dessen Verbindungen mit den Druck- bzw. Rücklaufanschlüssen als Ringnuten
in den Stirnseiten des Statorringes ausgebildet und mit den Führungsringen verschlossen
sind.
-
Bei dieser Bauform des erfindungsgemäßen Drehkolbenantrieb es ergeben
sich nennenswerte Erleichterungen bei der Bearbeitung der den Antrieb bildenden
Teile, weil praktisch neben einigen Bohrungen nur Ringnuten anzubringen sind.
-
Gemäß einer anderen.Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Rotorring zur Befestigung des Drehflügels eine axiale Keilnutenführung aufweist,
die mit den Führungsringen verschließbar ist, und daß der Drehflügel aus mehreren
Scheiben zusammengesetzt ist, von denen ein Außenscheibenpaar einc auf einer Innenscheibe
abgestützte umlaufende Dichtung einschließt.
-
Bei dieser Bauform ergibt sich der Vorteil, daß sich sämtliche Teile
axial zusammenbauen lassen, wobei zum Spannen der Dichtung die Führung verwendet
werden kann, besondere Maschinenelemente für diesen Zweck also entfallen.
-
Dementsprechend kann bei einer anderen Ausluhrungsform der Erfindung
eine mehrteilige Druckraumradialwand mit umlaufender Dichtungsanordnung am Stator
angeordnet werden.
-
Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht
des Drehlrolbenantriebes gemäß der Erfindung und Fig. 2 eine Stirnansicht des Gegenstandes
der Fig. 1.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um zwei
schwenkende Maschinenteile, die in der Fig. 1 lediglich angedeutet sind. So ist
im rechten Teil der Fig. 1 ein Radiallager 1 gezeichnet, dessen radial äußerer Lagerring
zwei Kugeln 4 aufweist, die sich auf dem radial inneren Ring 3 abwälzen. Beispielsweise
ist
der radial äußere Ring 2 mit einem Rotor 5 verbunden, der zu einem Drehkolbenantrieb
gehört. Dagegen ist der Stator 6 des Drehkolbenantriebes 7 mit einem Ring 8 verbunden,
der zu dem anderen Maschinenteil gehört und beispielsweise mit dem Rotor über mehrere
Schrauben verbunden ist, deren Bohrungen bei 9 angedeutet sind.
-
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Rotor 5 und Stator
6 konzentrisch angeordnet. Der Rotor 5 ist als flacher Deckel für einen Druckraum
10 mit annähernd trapezförmiger Umrißfläche ausgebildet. Die kürzere Trapezseite
11 ist dabei im tiefsten einer Ringnut angeordnet, die allgemein mit 12 bezeichnet
und auf dem Umfang des Innenringes ausgenommen ist, der den Stator 6 bildet.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckraum 10 mit
Hilfe von insgesamt vier um gleiche Bogenwinkel gegeneinander versetzt angeordnete
Trennwände 13 - 16 unterteilt. Jeder Trennwand ist ein Drehflügel 17 - 20 zugeordnet.
Vor und hinter jedem Drehflügel entsteht auf diese Weise ein mit Druckmittel beaufschlagbarer
Raum. Zur Steuerung des Druckmittels in den einen oder den anderen Raum dienen im
Ausführungsbeispiel je ein Anschluß 2i, 22 (Fig. 1).
-
Ein dritter Anschluß ist für Lecköl des aus Oi bestehenden Druckmittels
vorgesehen und mit 23 bezeichnet.
-
Durch Ring'Kanäle 24 bzw. 25 sind die Räume vor und hinter den lrehflügeln
miteinander verbunden, wobei Radialbohrungen 26 und 27 die Verbindung vor den Anschlüssen
21 und 22 zu Axialbohrungen 28 und 29 und damit zu den Ringkanälen herstellen.
-
Ein entsprechendes Kanalsystem verbindet Ringkanäle 30 und 31 über
Radialbohrungen 32 und 33 sowie eine Axialbohrung 34 mit dem Leckölanschluß 23.
-
Das letztgenannte Ringkanalsystem 32, 33 wirkt mit je einer ringförmigen
Anordnung 3t bzw. 35< zusammen, welche mit einer weiteren Anordnung 35 bzw. 37
zusammenwirkt und zur Abdichtung des Druckraumes 10 dient.
-
Diese Ringdichtungen sind nach Art von Stopfbuchspackungen mit Hilfe
von Führungsringen 38 bzw. 38t gehalten, die bei 39 bzw. 39tmit dem radial äußeren
Rotorring verschraubt sind.
-
Die Kolben 17 - 20 sind identisch ausgebildet. Jeder Kolben-besteht
aus je einer äußeren Scheibe 40, 41 mit einer auf der Außenseite angeordneten Keilnut
42, die mit einer entsprechenden axialen Nut 43 im Rotorring 5 zusammenwirkt. Die
beiden Scheiben 40 und 41 pressen eine aus mehreren Einzeldichtungen bestehende
Ringdichtung 45 zusammen, die sich auf dem äußeren Umfang einer Mittelscheibe 46
abstützt.
-
Abgesehen von der beschriebenen Keilnutenanordnung entsprechen die
trennwände 14 - 15 der Anordnung, aus denen die Drehflügel zusammengesetzt sind.
Danach werden zwei Außenscheiben 47, 48 zum Zusammenpressen von zwei Dichtringen
49 verwendet, die sich auf dem Außenumfang einer Scheibe 50 abstützen.
-
Wie sich aus der Darstellung der Fig. 2 insbesondere ergibt, können
Bohrungen 5f bzw. Bohrungen 52 auch zur Verbindung mehrerer der beschriebenen Drehkolbenantriebe
benutzt werden, so daß sich vergrößerte Drehmomente und/oder Drehwinkel ergeben.
Der Drehwinkel des im Ausführungsbeispiel wiedergegebenen Kolbenantriebes liegt
wenig unter 45°.
-
Leerseite