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Teilweise in Anspruch genommene
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Prioritaeten : USA, 5.Juli 1979, Anmeldung serial number 54,547 Japan,
20.Dezember 1979, Anmeldung 54-164869 AXIA LKOLBENAGGREGAT Die Erfindung betrifft
ein Schraegachsen Axialkolbenaggregat mit einem in einem Lagergehaeuse um eine Geradachse
laufendem Triebrotor, in einem Gehaeuse-Schraegteil um eine Schraegachse laufendem
Arbeitsrotor mit zur Schraegachse etwa parallelen Zylindern mit darin oszillierenden
Kolben, Pleueln zwischen den Kolben und Pleuelsitzen im Triebrotor und einem aus
einer Steuertaschen enthaltenden Steuerflaeche und einer am einem Arbeitsrotorende
gebildeten Gleitflaeche ausgebildetem Steuerspiegel zur Steuerung des durch die
Zylinder stroemendem Fluids0
Die Erfindung dient als Pumpe, Motor
oder Getriebe in der allgemeinen Industrie,sowie in Maschinen und Fahrzeugen.
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Es sind Axialkolbenaggregate bekannt, die seit Jahrzehnten in grossen
Mengen im praktischem Einsatz sind. Diese Aggregate bewaehren sich sehr gut, haben
jedoch noch einige Maengel, wie zum Beispiel Stroemungsverengung und toten Raum,
die beide die Wirkungsgrade und damit die Leistung der Aggregate begrenzen. Ausserdem
sind deren Rotoren wie auch andere Teile gegebe enfalls noch zu teuer.
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Im Luftfahrzeugbau sind sie oft zu schwer und zu unzuverlaessig.
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Denn im Allgemeinen haben die Zylinder im Rotor Einlaesse und Auslaesse
von kleinerem Querschnitt, wie die Zylinder. Das ist bei den ueblichen A ggregaten
d eshalb erforderlich, weil der Querschnittsunt er schied benutzt wird, um den Rotor
an die stationaere Steuerflaeche zu druecken. Dadurch entstehen Stroemungsverluste,weil
das Fluid durch die engen Einlaesse und Auslaesse gequetsch t werden muss. Und ausserdem
bilden die engen Einlaesse und Auslaesse toten Raum, in dem das Fluid unter Druck
komprimiert und expandiert. Die bei der Kompression und Expansion des Fluids trerwendete
Arbeitsleistung geht der Pumpe und dem Motor verloren und verringert deren Wirkungsgrad.Nur
in Getrieben wird dieser Verlust teilweise zurueckgewonnen.
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Die Zylinder mit verengten Einlaessen und Auslaessen sind teuer in
der Herstellung, da nicht voll durchgebohrt und gehohnt werden kann. Die Halterung
der Pleuel in den Kolben ist kompliziert und teuer.
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Im Flugzeugbau wuerde ein Kolbenfresser zu Bruch fuehren, da das Pleuel
sich nicht aus dem fressendem oder festklemmendem Kolben loesen kann.
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Verluste durch Reibung entstehen auch dadurch, dass die Pleuel in
den sogenannten Thoma Aggregaten den Umlauf von Triebwelle und Rotor synchronisieren.
Dabei entstehen Reibungen an den Waenden von Zylindern und Kolben,die den Wirkungsgrad
verringern. Noch bedeutender ist die Einschraenkung der Leistung pro Gewicht und
Raum, die dadurch entsteh , dass die Synchronisierung des Umlaufs von Triebflansch
und Rotor keinen unbEegrenzten Anstellwinkel zwischen Triebwelle und Arbeitsrotor
zulassen, weil die erforderliche lange Kolbenfuehrung im Zylinder sonst viel zu
lange, betriebsunsichere und schwere Aggregate erfordern wuerde.
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Die Begrenzung des die Leistung des Aggregates beengenden Anstellwinkels
zwischen Triebflanach und Arbeitsrotor hatte man bereits in frueher Zeit dadurch
ueberwunden, dass ein Gelenk oder ein Zahnradhetriebe zwischen Rotor und Triebwelle
angeordnet wurde. Aus Gruenden der Vereinfachung ging man auf das Thoma System der
Synchronisierung mittels Kolben und Zylindern ueber, musste aber dabei die Verringerung
des Einstellwinkels undd der Leistung in Kauf nehmen. Heute ist das aber keine Verbilligung
und auch keine Vereinfachung mehr, da ein Zahnradsatz zwischen den zueinander schra
egen Rotoren heute keine hohen Kosten mehr verursacht,weil es gepresst, gesintert
und gegossen werden kann in sehr hoher Praezision, oft ohne erforderliche maschinelle
Nacharbeit.
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In der DOS 21 49 616 haben Anmelder und Erfinder auch bereits versucht,
die Totraum und Stroemungsverengungs- Verluste zu verhindern. Doch gingen die vermiedenen
Verluste in diesem genanntem Versuche wieder verloren durch den Rotor umgreifende
Waelzlager, die beim Umlauf im Fluid bei hohen Drehzahlen hoehere Verluste verursachten,
als eingespart waren an der anderen Verbesserung.
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Ausserdem war der Steuerkoerper dieser Anordnung zu teuer und auch
unzuverlaessig, weil er nur die Flaechenquerschnitte richtig bemass, aber die Druckmittelpunkte
nicht genau genug bestimmt hatte, um eine einwandfreie Arbeit des Steuerkoerpers
zu ermoeglichen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die beschriebenen Maengel
Grenzen oder Nachteile der bekannten Aggregate zu verbessern und dadurch ein leistungsfaehiheres
Axialkolbenaggregat bei moeglichst einfacher Herstellungsweise zu schaffen.
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Entsprechend besteht die Erfindung insbesondere darin, dass die Mittelwelle
1 des Arbeitsrotors 7 in die radiale und axiale Hal,terungdes Arbeitsrotors 7 eingeschaltet
ist und / oder in bevorzugter Weise darin,
dass die Mittelwelle
1 als den Arbeitsrotor 7 tragende und fuehrende Tragwelle 1 ausgebildet ist, indem
an ihr ein in eine teilkugelfoermig hohle Lage rpranne 50 Ftes Triebrotors 3,43
eingreifender und darin gelagerter kugelteilfoermiger Tragwellenkopf 21, eine radial
vorstehende Schulter 4, und ein rueckwaerti ges Lagerende 35 angeordnet sind, das
genannte Lagerende in einem Radiallager gefuehrt ist, das Mittelteil 5 der Tragwelle
1 den Arbeitsrotor 7 in radialer Richtung traegt, die genannte Schulter einen Teil
des vorderen Endes des Arbeitsrotors 7 beruehrt und dadurch der Arbeitsrotor 7 an
der Schulter 4 in Achsialrichtung nach vorne gehalten ist und dem Arbeitsrotor 7
ein sich selbst andrueckender, die Steuerflaeche gegen die Gleitflaeche des Steuerspiegels
39 dichtender Steuerkoerper 2 zugeordnet ist, dessen aufden Rotor 7 gerichtete Andrueckkraft
den Arbeitsrotor 7 auf der Schulter 4 haltend ausgebildet ist.
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Die Erfindung kann noch weiter vervollkommnet werden, dadurch dass
die Tragwelle die mit einer Kammer 29 oder 30 verbundene Schmierdruckleitung 6 zum
zwischen dem genanntem Tragwellenkopf 21 und der genannten l agerpfanne 50 ausgebildetem
hydrostatischem Lager mit der mindestens einen Lagertasche 23,41 enthaelt und die
Abmessung des hydrostatischen Lagers zusammen mit seiner Formgebung die vom Steuerkoerper
2 auf den Arbeitsrotor 7 und die vom Arbeitsrotor 7 auf die Schulter 4 und den Tragwellenkopf
21 ausgeuebte Kraft traegt und zusammen mit der genannten Kraft den Tragwellenkopf
21 in der Lagerpfanne 50 haelt und zentriert.
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Oder dadurch, dass die Koepfe 15 der Pleuel 36 in bekannter Weise
mittels der Halterung 19 im Troebflansch 3 des Triebrotors 43 gehalten sind und
die genannte Halterung 19 mindestens stellenweise den Triebflansch 3 umgreift und
mittels einer mindestens teilweisen Umgreifung 48 an ihm befestigt ist.
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Weitere Vervollkommnungen der Erfindung sind auch dadurch moeglich,
dass die Gleitflaeche des Steuerspiegels 39, die das hintere Rotorende bildet, zwecks
Vermeidung von Totraum der innersten Lage des betreffenden Kolbenbodens des betreffenden
Kolbens 18 im betreffendem Zylinder 38 in technischer Ausfuehrbarkeit entspricht,
die Steuertaschen 29,30 im Steuerkoerper 2 zwecks Verringerung von Wirbelbildung
und Stroemungsverlusten den durchgehend glatten und an ihren Einlaessen und Auslaessen
unverengten Zylinderdurchmessern der Zylinder 38 8 angepasst sind und der l)ruckmittelpunkt
"gc" der mindestens einen Andruckkammer 27,28 hinter einem Teil des Steuerkoerpers
2 mit mindestens neunzigprozentiger Genauigkeit dem Druckmittelpunkt "Gc" der betreffenden
Steuerzonfe des Steuerspiegels 39 gleich ist und die genannten Drucmittelpunkte
die lge und Abmessungeii der Steuertaschen 29,30 und der Sitze mindestens zweier
Steuerkoerperteile 24 und 25,26 bestimmen.
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Oder dadurch dass das genannte Lagerende 35 der Tragwelle 1 in einem
Teile 12 rueckwaerts waerts des Steuerkoerpers 2 gelagert ist, die Tragwelle 1 eine
mittlere Ausnehmung 51 im Steuerkoerper 2 durchragt,das hintere Ende des Stuerkoerpers
2 eine druckarme Kammer 31 beruehrt und im bevorzugtem Ausruehrungsfalle der Lagerteil
52 des. Teiles 12 gegebenenfalls tief in die Ausnehmung 51 im Steuerkoerper 2 eingreift
um die Stabilitaet der Lagerung des Lagerendes 35 der Tragwelle 1 zu unterstuetzen.
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Die Erfindung enthaelt auch ein v on Fluid durchstroemtes Aggregat
mit Fluidkanalmuendungen eines von Fluid durchstroemten Rotors und mit einem sich
selbst an die Gleitflaeche des Rotors andrueckendem Steuerkoerper, dessen Vorteile
und Merkmale darin bestehen, dass die Andrueckkammer 60 zwischen einem der Steuerflaeche
61 benachbartem, aber radial ueber den Durchmesser der Steuerflaeche 61 des Steuerspiegels
39 im ganzem Umfange herausragendem vorderem Sitz 63 und einem zu ihm rueckwaertigem,
zum vorderem Sitz 63 exzentrischem Sitz 64 angeordnet ist, die genannten Sitze 63,64
Dichringe 65 enthalten uiid zwecks Verkuerzung des Steuerkoerpers 72 Sitzteile zwischen
den Dichtringen 65 vermieden sind, Das Durchmesserverhaeltnis des Sitzes 63 zum
Aussendurchmesser 66 der Steuerfläeche und die Lage der genannten Durchmesser und
der genannten Sitze durch die Gleichheit der Druckmittelpunkte Gc und gc des Steuerspiegels
39 und der Andrueckkammer 60 bestimmt sind und der rueckwaerts des Steuerkoerpers
72 angeordnete Raum 67 in die Niederdruckleitung des Aggregates eingeschaltet und
von einer in rueckwaertiger Richtung zum Raum 67 abgedichteten Lnd in den den Raum
67 enthaltenden Teil 12 mindestens eindringende Welle 1,35 durchdrungen ist, wobei
der exzentrische Abstand des Sitzes 64 von der Achse des Sitzes 63 in die Verhinderung
einer Verdrehung des Steuerkoerpers 72 in Umlaufrichtung des Rotors und daraus resultierende
Verklemmung eingeschaltet sein kann oder eine andere Arrettierung gegen Verdrehung
in Umlaufriciitung des Rotors 13 dem Steuerkoerper 72 und dem ihn enthaltendem Teil
12 zugeordnet sein kann.
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Eine Vervollkommnung der Einsatzmoeglichkeiten wird dadrin gesehen,
dass zusaetzlich zu der genannten Schmierdruckleitung 6 eine von dieser separierte
und im Druck unabhaengige unabhaengige Steuerleitung 73 in der Tragwelle 1 angeordnet
und zu einen Steueranschluss 77 im Gehaeuse -teil 12 verbunden ist und in eine von
dem hydrostatischem Lagertasche 23,41 mindestens in einer Richtung getrennte im
Tragwellenkopf 21 angeordnete Steuernut 74 muendet, und die genannte Steuernut 74
minde tens zeitweilig mit einer der Triebwelle 43,93 zugeordneten Steuerkammer 75
verbunden ist wobei bei Aggregaten mit steilem Winkel zwischen der Triebwellenachse
und der Tragwellen - oder Arbeitsrotor-Achse eine radial begrenzte Ausweitung des
Anschlusses 76 zur Steuerkammer 75 in der Steuerpfanne 50 oder diese beruehrend
angeordnet sein kann.
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Im Falle der Anordnung hydrostatischer Lager im Aggregat sieht es
dle Erfindung als vorteilhaft an, ihnen bei Bedarf selbstandrueckende und dadurch
besser abdichtende Dichtlip pen zuzuordnen.
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Auch wird es fuer bestimmte Ausfuehrungsarten als zweckdienlich angesehen,
die Erfindung dadurch auszugestalten, dass der betreffenden Lagerung ein Stuetzlagerteil
zugeordnet wird, der, eine hydrostati ches Lager enthalten koennend, den gelagerten
Teil nicht alleine lagert, sondern ihn stuetzt, um die Last des Hauptlagers oder
des Praezisions -lagers so zu entlasten, dass eine sehr hohe Lebensdauer des Aggregates
erzielbar ist, Weitere Vervollkommnungen der Erfindung entstehen dadurch
dass
die mit den Kolben 16 unverbundenen inneren Pleuelltoepfe 37 der Pleuel 36 auf mittels
Fluiddruck in den Zylindern 38 order mittels Stoss oder Druck seitens der Pleuel
38 in Richtung auf die Kolben 16 die Pleuelkoepfe 37 in die Lagerbetten der aeusseren
Enden der Kolben 16 gedrueckt und in ihnen zentriert werden, beim Festklemmen eines
der Kolben 16 der betreffende Kolben 16 in der Lage seines inneren Totpunktes in
der Naehe der Gleitflaeche des Steuerspiegels 39 festklemmt, der I'leuelkopf 37
dann vom Kolben 16 abhebt, sich im aeusserem Teile des betrertenden Zylinders 38
an des sen Wand fuehrt zu allen Zeiten mindestens teilweise innerhalb des betreffenden
Zylinders 38 verbleibt und Mittel 17 in den Kolben 16 angeordnet sein koennen, die
den Beginn des Durchflusses oder des Druckes von oder im Fluid zu den gegebebenfalls
in den Pleueln 36 angeordneten Kanaelen 53 zur Schmierung der hydrostatischen Lager
52 der aeusseren Pleuelkoepfe 15 auf einen Minimaldruck feststezen, der ausreicht
bei der im Aggregat erreichten Maximaldrehzahl das Abheben oder radiale Verlagern
der inneren Pleuelkoepfe 37 relativ zu den genannten Lagerbetten in den Kolben 16
zu verhindern.
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Oder auch darin, dass dem Triebflansch 3 an dessen aeusserem Teil
80, einer Schulter 81 oder an einer dieser Stellen und der Rueck flaeche 83 des
Triebflansches 3 ein hydrostatisches Lager 82 zugeordnet ist, das zwecks mindestens
teilweisem Tragen der auf den Triebflasch 3,43 von den l'leueln 36 uebertragenen
Kraefte mit axialen, radialen und schraegen Komponenten mindestens eine mit der
jeweiligen Hochdruck zone 85 des Aggregates verbundenen lager tasche 84 und einen
Dichtflaechenteil 87 enthaelt, die durch die die Achsen S4und uns die Totpunkte
86,88 des Aggregates gehende Ebene 85 in der Naehe des aeusseren Totpunkt bereiches
6 der genannten Ebene 85 in die Niederdruckzone 87 des Aggregates erstreckt sind
und die genaniite l,agertasche 841 wenn sie in zylindrischeii und planen Flaechen
89,90 angeordnet ist, mehrteilig ausgefuehrt ist, wobei die Tasehenteile 9/ und
92 durch ein Leitungsmittel 93 miteinander verbunden sind.
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Einer Verbesserung der Abdichtung dient die Erfindung dadurch, dass
die genannten Dichtflaeche ganz oder teilweise als in der Richtung zur abzudichtenden
Gegenflaeche 94 nachgiebige Dichtlippe 95 ausgebildet ist und sich bei steigendem
Druck in der Lagertasche 84 staerker gegen die Gegenflaeche 94 drueckt, oder das
hydrostatische Lager 82 ein einem in Richtung auf die Gegenflaeche 94 nachgiebigem
Koerper -teil 95 angeordnet ist, an dessen Rueckseite 96 einemit der Hochdruck -zone
9t des Aggregates verbundene Andruecklcammer 97 angeordnet sein kann.
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Und eine hohe Lagerlebensdauer kann sie dadurch erreichen, dass dem
Triebrotor 3,43 ein die Lage des Triebrotors zentrierendes, bevorzugterweise schwach
belastetes praezises Hauptlager 60 zugeordnet ist und die Hauptlast, die durch die
Pleuel 38 aufden Triebflansch 3 uebertragen wird durch ein dem Triebrotor 3,43 zugeordnetes
und das Hauptlager 60 unterstuetsendes Stuetzlager 61 zugeordnet ist, das im Gehaeuse
10 nachgiebig gelagert ist und an seiner Rueckseite auch bei dem Nachgeben abgedichtete
Andrueckkammer 62 angeordnet ist und das zwischen seiner Lagerflaeche 63 und der
abzudichtenden Gegenflaeche 64 eine mit der Andrueckkammer verbundene Lagertasche
65 und sie umgebende und abdichtende Dichtflaechen 66 enthalten kann, wobei in Anpassung
an die einzelnen Komponenten der genannten Last oder Kraefte mehrere solcher Stuetzlager
angeordnet sein und Lagertaschen oder mindestens eine Lagertasche in dem Gebiete
des aeusseren Totpunktbereiches in die betreffende Niederdruckæone 87 des Aggregates
koennen oder kann.
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Und guenstig verwenden kann man das Aggregat dadurch, dass dem vorderem,
den Triebrotor 3,43 beinhaltendem Gehaeuseteil 10 und dem den Steuerspiegel 39 beinhaltendem
Gehaeuseteil 12 in radialer Richtung erstreckte, in einer Flaeche 99 muendende Fuesse
67,68 zugeordnet sind, die Niederdruckkammer ,z.B. 28 , in das Gehaeuseinnere 69
muendet, die Druckleitung 101 durch den 1 uss 68 des Gehaeuseteils 12 geht und die
Niederdruckleitung 102 durch den am Gehaeuseteil 10 angeordneten Fuss 67 geht und
dadurch das Aggregat mit der Flaeche 99 an eine die Fluidleitungen beinhaltende
Halterung angeschraubt werden kann.
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In der Zeichnung sind einige Ausfuehrungsbeispiele der Erfindung
beschreiben und zwar zeigen : Fig. 1 einen Laengsschnitt durch ein Ausfuehrungsbeispiel
eines Aggregates nach der Erfindung.
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Fig.2 Laenegsschnitte durch Teile eines anderen Ausfuehrungsbei spiels
eines Axialkolbenaggregates nach der Erfindung.
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Fig.3 zeigt die Gleitlager der Figur 2 in Sicht entlang der Linie
III--iII.
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Fig.4 zeigt einen Laenegschnitt durch eine andere Lagerasubildung.
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Fig.5 ist ein Querschnitt durch Fig.4 entlang der Linie IV-IV.
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Fig.6 zeigt eine Lageralternative fuerFigur 5.
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Fig.7 zeigt eine Lager alternative fuer Figur 2.
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Fig.8 ist ein Teilschnitt durch Figur 7 entlang der strichpunktierten
Linie.
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Fig.9 ist ein Laenegsschnitt durch den Steuerkoerper z.B. der Figur
2.
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Fig. 10 ist ein Schnitt durch Figur 9 entlang der Linie X-X.
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Fig.ll zeigt Figur 9 von hinten gesehen, und Fig. 12 ist ein Laengsschnitt
durch einen Teil eines Aggregates.
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Im Ausfuehrungsbeispiel der Fig lr 1 ist neben einigen Besonderheiten
der Erfindung auch der generelle und oft gebraeuchliche Aufbau des Axialkolbenaggregates
gezeigt.
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rm Triebflanschgehaeuse 10 lagern die Lager 8 den Triebrotor 43 mit
seiner Trieb wolle g und seinem Triebflansch 3.
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Wenn das Aggregat eine Pumpe ist, wird durch den Triebrotor 43 der
Arbeitsrotor 7 getrieben. Wenn das Aggregat als Motor arbeitet,treibt der Arbeitsrotor
7 den Triebrotor 43. Der Rotor 43 ist daher kein Treibrotor, sondern ein Triebrotor,
wobei das Wort Triebrotor bedeutet, dass er sowohl treiben kann, als auch getrieben
sein kann.
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Im Zwischengehaeuse 11 befindet sich der Arbeitsrotor.
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Ausserdem die die Kolben 16 in den Zylindern 38 mit dem Triebflansch
3 verbindenden Kolbenpleuel 36. Das Zwischengehaeuse ist mit der Achse 55 schraeg
zur Achse 54 des Triebflanschgehaeuses angestellt, weshalb das Aggregat Schraegachsenaggregat
genant wird. Der Winkel zwischen den genannten Achsen zusammen mit dem Radialabstand
der Lagerung der aeusseren Pleuelkoepfe 15 im Triebflansch 3 bestimmt den Hub der
Kolben 16 in den Zylindern 38 wenn die Rotoren umlaufen. Die inneren Pleuelkoepfe
37 lagern dazu am Kolben Kolben 16.
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Das hintere oder Anschlussgehaeuse 12 enthaelt die Zuleitung und
die Ableitung 32, bzw. 33, die gegebenfalls wechselbar oder richt. ngswechselbar
sind. Ausserdem enthaelt das Gehaeuse 12 die Steue flaeche, die nicht umlauft und
an der die Gleitflaeche des Rotors 7 lauft und dichtet und mit der Steuerflaeche
den Steuerspiegel 39 bildet. Soweit ist der allgemeine Aufbau des Aggregates ueblich
und aus der Technik bekannt. Statt drei koennen weniger Gehaeu seteile verwendet
sein.
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In der Figur 1 enthaelt der Triebflansch 3 den Zahnkranz 20 und der
Rotor 7 den Zahnkranz 14. Beide Zahnkraenze greifen ineinander ein und synchronisieren
den Umlauf der Rotoren 43 und 7. Durch die Zwischenschaltung der genannten Zahnkraenze
wird Reibung der Kolbenflaechen
der Kolben 1 6 unter Lastandrueckung
gegen die Waende der Zylinder 38 vermieden und gleichzeitig ein grosser Anstellwinkel
zwischen den Achsen 54 und 55 ermoeglicht. Der grosse Anstellwinkel gibt langen
Kolbenhub und damit eine hohe Leistung des Aggregates.
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In der Figur list der Anstellwinkel 45 Grad. Die Zwischenschaltung
der Zahnkraenze 14,20 und der grosse Anstellwinkel zwischen den Achsen 54,55 sind
ebenfalls bekannt, aber nicht unbedingt vorteilhafter weise heute nicht mehr sehr
viel verwendet. Es mag zweckdienlich sein, der Anwendung der Zahnkraenze und dem
hohem Winkel zwischen 54,55 wieder Mehr Bedeutung zu zumessen. Die Figur 1 gibt
dafuer eine betriebssichere und nicht teure Loesung.
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Erfindungsgemaess ist das Aggregat nach dem erstem Merkmal dadurch
ausgebildet, dass die Mitteiwelle 1 des Arbeitsrotors 7 in die radiale und axiale
Halterung des Arbeitsrotors 7 eingeschaltet ist.
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und nach dem zweitem, sehr wichtigem Merkmal dadurch, dass die Mittelwelle
1 aLs den Arbeitsrotor 7 tragende und fuehrende Tragwelle 1 ausgebildet ist, indem
an ihr ein in eine teilkugelfoermig hohle lagerpfanne 50 des Triebrotors 3,43 eingreifender
und darin gelagerter liugelteilfoermiger Tragwellenkopf 21, eine radial vorstehende
Schulter 4, und ein rueckwaerti ges Lagerende 35 angeordnet sind, das genannte l
agerende in einem Radiallager gefuehrt ist, das Mittelteil 5 der Tragwelle 1 den
Ai'beitsrotor 7 in radialer 12icheurng traegt, dtc genannte Schulter einen Tei des
vorderen Endes des Arbeitsrotors 7 beruehrt und dadurch der Arbeitsrotor 7 an der
Schulter 4 in Achsialrichtung nach vorne gehalten ist und dem Arbeitsrotor 7 ein
sich selbst andrueckender, die Steuerflaeche gegen die Gleitflaeche des Steuerspiegels
39 dichtender Steuerkoerper 2 ugeordnet ist, dessen aufden Rotor 7 gerichtete Andrueckkraft
den Arbeitsrotor 7 auf der Schulter 4 haltend ausgebildet ist.
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Die Tragwelle 1 wird bevorzugterweise zwecks Gewicht s -Ersparnis
an den Stellen, an denen dabei die Festigkeit nicht unerlaubt beeintraechtigt wird,
im Durchmesser verduennt. Zum Beispiel zwischen dem Kopf 21 und der Schulter 4.
Auch ist eine Verduennung 6com6 zwischen den Radialtragstellen 5 der Tragwelle 1
angebracht. Das lagert den Rotor 7 einfacher. Der Schulterteil 4 wird radial so
weit erstreckt, dass er den Rotor 7 ausreichend gut tragen kann, aber nicht die
Pleuel 36 stoerend beruehrt. Die Axiallage der Schulter 4 im Verhaeltnis zum Tragwellenkopf
21 ist auch wichtig, um die richtigen Eingriff und die Eingriff-Tiefe der Zahnkraenze
14 und 20 zu bestimmen.
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Die Tragwelle 1 muss am rueckwaertigem Ende und auch sonst aber stark
genug sein, um den Rotor einwandfrei axial und radial tragen zu koennen. Sein als
Lagerende bezeichnetes rueckwaertiges Teil 35 muss ausreichend bemessen sein, um
in der bevorzugterweise zylindrischen G leitlagerflaeche im Gehaeuse 12 oder in
einem anderem Lager umlaufen zu koennen ohne die Achse durch Lagerabnutzung oder
Durchbiegung zu verlagern.
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Nach einem weiterem Merkmal besteht die Ausbildung darin, dass die
Tragwelle die mit einer Kammer 29 oder 30 verbundene Schmierdruckleitung 6 zum zwischen
dem genanntem Tragwellenkopf 21 und der genannten Lagerpfanne 50 ausgebildetem hydrostatischem
Lager mit der mindestens einen Lagertasche 23,41 enthael t und die Abmessung des
hydrostatischen lagers æusammell mit seiner Formgebung die vom Steuerkoerper 2 auf
den Arbeitsrotor 7 und die vom Arbeitsrotor 7 auf die Schulter 4 und den Tragwellenkopf
21 ausgeuebte Kraft traegt und zusammen mit der genannten Kraft den Tragwel Ienkopf
21 in der Lagerpfanne 50 haelt und zentriert.
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Zwecks Erhoehung der Lagertragkraft und Verringerung der Lagerreibung
ist im Tragowellenkopf 21 die mittlereb Lagertasche 23 angeordnet und die a eussere
Lagerringtasche 22. Beide sind durch die Leitung 41 miteinander und mit der Leitung
6 verbunden. Zwischen ihnen bildet sich dadurch eine von beiden Enden geschmierte
Tragflaeche im hydrostatischem Lager aus.
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Der Schmierdruckleitung 6, die nach hinten mit els Verschluss 34
abgedichtet ist, ordnet man die Zuleitung 13 zu, die das Druckfluid aus der HochdrJckzone
des Aggregates in die Leitung 6 leitet. Bei richtungswechselbarer Ausfuehrung kann
in die Leitung 13 ein Umsteuerkolben eingesetzt sein, um sie wechseln mit den Anschluessen
32 oder 33 zu verbinden.
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Der Ueberwindung einer herkoemmlichen stoerungsanfaelligen Stelle
im Aggregat dient das weitere Ausfuehrungsmerkmal der Erfindung, dass die Koepfe
15 der Pleuel 36 in bekannter Weise mittels der Halterung 19 im Trjebflansch 3 des
Triebrotors 43 gehalten sind und die genannte Halterung 19 mindestens stellenweise
den Triebflansch 3 umgreift und mittels einer miiidestens teilweisen Umgreifung
48 an ihm befestigt ist.
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Dadurch wird das herkoemmlicherweise gelegentliche Hereinfallen von
Schrauben, die der Befestigung der Halteplatte 19 am Triebflansch 3 und damit der
rueckwaertigen Halterung der Pleuelkoepfe 15 dienten, in den Innenraum des Aggregates
verhindert.Der Triebflansch 3 hat in der Figur eine rueckwaertige Eindrehung, in
die die Umgreifung 48 herein gepresst werden kann, damit die Platte 19 fest am Flansch
3 sitzt. Eine Selbstloesung ist bei dieser Ausfuehrung ausgeschlossen. Die Umgreifung
kann man auch durch einen in eine Nut im Ringhalter 19 eingreifenden Sicherungsring
ersetzen. Von besonderem Vorteil ist in der Figur 1 noch, dass die Halterung 19
gleichzeitig einteilig den Zahnkranz 20 formt und die Umgreifung 48 ebenfalls einteilig
mit den Halterungen 19 fuer die Pleuelkoepfe 15 und den Tragwellenkopf 21 ist. Es
wird bevorzugt, die Halterung 19 praezise feinzuschmieden oder zu giessen, um eine
maschinelle Bearbeitung des Zahnkranzes 20 zu sparen.
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Zwecks Erzielung eines hohen Wirkungsgrades im Aggregat ist das das
folgende Ausfuehrungsbeispiel von hoher Bedeutung und besteht darin,
dass die Gleitflaeche'des Steuerspiegels 39, die das hintere Rotorende bildet, zwecks
Vermeidung von Totraum der innersten l.age des betreffenden Kolbenbodens des betreffenden
Kolbens 18 im betreffendem Zylinder 38 in technischer Ausfuehrbarkeit entspricht,
die Steuertaschen 29,30 im Steuerkoerper 2 zwecks Verringerung von Wirbelbildung
und Stroemungsverlusten den durchgehend glatten und an ihren Einlaessen und Auslaessen
unverengten Zylinderdurchmessern der Zylinder 38 angepasst sind und de Druckmittelpunkt
"gc" der mindestens einen Andruckkammer 27,28 llinter eillcnl reil des Steuerkoerpers
2 mit mindestens neun:zigprozentiger Genauigkeit dem Druckmittelpunkt "Gc" der betreffenden
Steuerzone des Steuerspiegels 39 gleich ist und die genannten Druemittelpunkte die
T age und Abmessungen der Steuertaschen 29,30 und der Sitze mindestens zweier Steuerkoerperteile
24 und 25,26 bestimmen.
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Je naeher und genauer die Lage der Gleitflaeche des Steuerspiegels
39 also das rueckwaertige Arbeitsrotorende des Rotors 7 ist und je genauer die Kolbenboeden
der Kolben 16 sich der genannten Gleitflaeche annaehern, je gerintger wird der Totraum
im Aggregat und je geringer werden dadurch die inneren Kompressiknsverluste. In
praktisch ausgefuehrten Aggregaten der Erfindung fuehrt man die Kolbenboeden der
Kolben 16 bis auf etwa 0,1 mm an den Steuerspiegel 39 heran. Fuer Aggregate mit
weniger hohen Anforderungen kann die Genauigkeit aber auch geringer gehalten bleiben.
Die Zylinder 38 sind bevorzugterweise, wie in Figur 1 gezeigt, als glatt durchgehende
Bohrungen ausgebildet, die .sich ganz durch den Rotor 7 erstrecken und darin ueberall
auf ganzer Laenge gleichen Durchmesser haben. Das vereinfacht die Herstellung, spart
die Einlassvenrengungen der Zylinder, die eine teurer Posten bei der Rotor Herstellung
sind, weil sie Sackbohrungen mit schwer zu bearbeitenden Zylinderwaenden erfordern
und gleichzeitig, was noch wichtiger ist, vermeiden sie den Totraum, der in den
bisherigen Zylindern mit Sackbohroungsform und verengten einlaessen und Auslaessen
unvermeidlich war und den W'rkungsgrad und die Leistung des Aggregates entsprechend
durch Kompressionsverluste im Fluid verringerten. Die Lagen und Abmessungen der
Andrueck- oder Fluid- Kammern 27,28, sowie der Steuerkoerpersitze und Teile 24,25,
ggf. mit 26 werden am besten anhand der Formeln der DAS 23 00 639 bestimmt oder
anhand der Formeln anderer Patentschrifteh des Erfinders. Der Raum 31 muss mit einem
Raum niederen oderk keinem Druckes verbunden sein, damit kein Druck auf die Rueckflaeche
des Steuerkoerperendes 26 erfolgt. Die Steuer Taschen 29 und 30 bildet man bevorzugterweise
so aus, dass zwischen den Ans.chlussleitungen 32,3 3, den Kammern 27,28, den Steuermuendungen
oder Steuerfenstern 29,30 und den Zylindern 38 moeglichst keine Stroemungsverengungen
entstehen. Zum Beispiel so, wie in der Figur 1 gezeigt.
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Der Betriebssicherheit und Einfachheit dient auch das weitere fuer
das Aggregat wichtige Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung, dass das genannte Lagerende
35 der Tragwelle 1 in einem Teile 12 rueckwaerts waerts des Steuerkoerpers 2 gelagert
ist, die Tragwelle 1 eine mittlere Ausnehmung 51 im Steuerkoerper 2 durchragt,das
hintere Ende des Stuerkoerpers
2 eine druckarme Kammer 31 beruehrt
und im bevorzugtem Ausfuehrungsfalle der Lagerteil 52 des Teiles 12 gegebenenfalls
tief in die Ausnehmung 5 1 im Steuerkoerper 2 eingreift um die Stabilitaet der Lagerung
des t,agerendes 35 der Tragwelle 1 zu unterstuetzen.
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Waehrend in Figur 1 und in den anderen Figuren die inneren Pleuelkoepfe
37 fest, wie ueblich mit den Kolben 16 darin schwenkbar verbun en und umgriffen
sein koennen, zeigt die Figur 1 noch eine Ausfuehrung die dann bevorzugt wird, wenn
mit Ausfall des Aggregates Leb nsgefahr verbunden ist. Zum Beispiel bei Einsatz
des Aggregates zum Proepllerantrieb in Luftfahrzeugen. Wenn ein herkoemmlicher Kolben
im Z linder stecken bleibt oder klemmt, z erbricht das Aggregat mit verbundenen
Kolben 16 und Pleueln 37. Der betreffende getriebene Propeller steht dann still
und das Luftfahrzeug kann abstuerzen.
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Diese Gefahr ist beim Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung nach Figur
1 dadurch verhindert, dass die Pleuel 36 vom Kolben 16 loesbar ausgefuehrt sind,
der festklemmende Kolben 16 16 im betreffendem Zylinder 37 festgeklemmt sitzen bleiben
kann und das Fluftfahrzeug bis zur Notlandung weiter fliegen kann, weil die nicht
festgeklemmten restlichen Kolben 16 in ihren Zylindern 38 weiter arbeiten koennen
dadurch dass die mit den Kolben 16 unverbundenen inneren Pleuelkoepfe 37 der Pleuel
36 auf mittels Fluiddruck in den Zylindern 38 order mittels Stoss oder Druck seitens
der Pleuel 38 in Richtung auf die Kolben 16 die Pleuelkoepfe 37 in die Lagerbetten
der aeusseren Enden der Kolben 16 gedrueckt und in ihnen zentriert werden, beim
Festklemmen eines der Kolben 16 der betreffende Kolben 16 in der Lage seines inneren
Totpunk&es in der Naehe der Gleitflaeche des Steuerspiegels 39 festklemmt, der
Pleuelkopf 37 dann vom Kolben 16 abhebt, sich im aeusserem Teile des betreffenden
Zylinders 38 an des sen Wand fuehrt zu allen Zeiten mindestens teilweise innerhalb
des betreffenden Zylinders 38 verbleibt und Mittel 17 in den Kolben 16 angeordnet
sein koennen, die den Beginn des Durchflusses oder des Druckes von oder im Fluid
zu den gegebebenfalls in den Pleueln 36 angeordneten Kanaelen 53 zur Schmierung
der hydrostatischen Lager 52 der aeusseren Pleuelkoepfe 15 auf einen Minimaldruck
feststezen, der ausreicht bei der im Aggregat erreichten Maximaldrehzahl das Abheben
oder radiale Verlagern der inneren Pleuelkoepfe 37 relativ zu den genannten Lagerbetten
in den Kolben 16 zu verhindern.
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Anhand der Figuren 2 und 3 beziehungsweise deren Teilschnitten werder
weitere Vorteile von Ausfuehrungsbei spielen nach der Erfindung erklaert und zwar
zeigt eines der Beispiele, ein von Fluid durchstroemtes Aggregat mit Fluidkanalmuendungen
eines von Fluid durchstroemten Rotors und mit einem sich selbst an die Gleitflaeche
des Rotors andrueckendem Steuerkoerper, ins,besondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Andrueckkammer 60 zwischen einem der Steuerflaeche 61 benachbartem, aber
radial ueber den I)urchmesserder Steuerflaeche 61 des Steuerspiegels 39 im ganzem
Umfange herausragendem vorderem Sitz 63 und einem zu ihm rueckwaertigem, zum vorderem
Sitz 63 exzentrischem Sitz 64 angeordnet ist, die genannten Sitze 63,64 Dichringe
65 enthalten und zwecks Verkuerzung des Steuerkoerpers 72 Sitzteile zwischen den
Dichtringen 65 vermieden sind, Das Durchmesserverhaeltnis des Sitzes 63 zum Aussendurchmesser
66 der Steuerflaeche und die Lage der genannten Durchmesser und der genannten Sitze
durch die Gleichheit der Druckmittelpunkte Gc und gc des Steuerspiegels 39 und der
Andrueckkammer 60 bestimmt sind und der rueckwaerts des Steuerkoerpers 72 angeordnete
Raum 67 in die Niederdruckleitung des Aggregates eingeschaltet und von einer in
rueckwaertiger Richtung zum Raum 67 abgedichteten und in den den Raum 67 enthaltenden
Teil 12 mindestens eindringende Welle 1,35 durchdrungen ist, wobei der exzentrische
Abstand des Sitzes Oil von der Achse des Sitzes 63 in die Verhinderung einer Verdrehung
dev Steuerkoerpers 72 in Umlaufrichtung des Motors und daraus resultierende Verklemmung
eingeschaltet
sein kann oder eine andere Arrettierunglgeg?n Verdrehung in Umlautrichtung .s Rotors
13 dem Steuerkoerper 72 und dem ihn enthaltendem Teil 12 zugeordnet sein kann.
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Diese Ausfuehrung ist fuer eine Durchflussrichtung, die man durch
Vertausch der Anschluesse umkehren kann.
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Diese beschriebene Ausfuehrung bewaehrt sich besonders betriebssicher,
ist besonders leicht, baut sehr kurz und wird besonders fuer Aggregate mit einer
Durchflussrichtung eingesetzt. Man kann diese Ausfuehrung auch in andersgearteten
Aggregaten einsetzen, zum Beispiel in Radialkolben, Radialkammern, Fluegelzellen
- Aggregaten Zahnradaggregaten und Umlaufkolbenmaschinen.
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Es hat daher die Aufgabe, ein besonders leichtes, besonders kurzes
und besonders billiges Aggregat zu schaffen, fuer das insbesondere auch deshalb
ein Bedarf besteht, weil herkoemmliche Axialkolbenaggregate im Vergleich zu den
modernen Radialkolbenaggregaten des Erfinders mehrfach laenger bauen und mehrfach
hoehere Gewichte bei gleicher Leistung haben.
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Der in dfesem Beispiel verwendete Steuerkoerper 2 ueberwindet dabei
gleichzeitig die Grenzen der Leistungsfaehigkeit, die in aelteren Steuerkoerpern,
zum Beispiel nach DAS 23 00 639 noch teilweise vorhanden sind. Durch die Vermeidung
von Sitzflaechen zwischen den eingesetzten Dichtringen, die Kolbenringe oder O-Ringes
ein koennen, baut d Steuerkoerper 2 besonders kurz, wie das Beispiel in Figur 2
zeigt. Dieser Kurzbau ist wichtig, um die sphaerische Beweglichkeit des eng eingepassten
Steuerkoerpers in seinen Sitzen vt2t und 12T zu erhoehen.
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Die Beruecksichtigung der Druckpunkte Gc und gc bringt ein bestimmtes
Verhaeltnis zwischen dem Durchmesser des Sitzes 24 und dem Aussendurchmesser des
Steuerspiegels 39 zwischen der Steuerflaeche\ 39 der Figuren 1 und 2 und der Gleitflaeche339
des Steuerspiegels 39, das dringend anhand der genannten Formeln beachtet werden
muss. Die genannten Formeln bestimmen dann auch den Durchmesser und die Exzentrizitaet
des Sitzes 25.
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Dagegen ist der rueckwaertige druckarme Raum 31 in Figur 2 frei in
seiner Bemessung und die Formel 15 der DAS 23 00 639 braucht bei dieser Ausfuehrung
nicht beachtet werden. Das ermoeglicht die Anordnung einer weit ausgedehnten Ausnehmung
5/, 151 in Figur 2, die tief in den Steuerkoerper 24-25 hineingearbeitet sein kann.
Das verleiht der Tragwelle 1 eine besondere Stabilitaet, weil deren Ende 35 dann
besonders nahe am Rotor 7 gelagert werden kann. Die Lagerung wird dabei auch von
hoher Lebensdauer, weil sie lang ausgefuehrt werden kann. Die Langausfuehrung kann
die Anordnung von Steuerleitungen beguenstigen.
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Diese Ausbildung des Steuerkoerpers ueberwindet auch eine noch nicht
offentlich besprochene Gefahr der bisherigen Steuerkoerper,
Steuerkoerper
mit exzentrischen Schultern haben naemlich bei im Verhaltnis zu dessen Durchmessern
kleiner Exzentrizitaet und relativ hohen Anpressdrucken die Tendenz unter der Gleitwirkung
der Steuerflaeche 38 an der Rotorflaeche oder Gleitflaeche 39 sich in UmlaufrQchtung
des Rotors zu verdrehen. Schon bei sehr geringer Umdrehung um etwa ein Grad oder
einige Grade entsteht dabei zwischen den zueinander exzentrischen Flaechen der Sitze
63 und 6+ oder 24,25,26 eine Festklemmen mit Keilwirkung. Diese Festklemmung wird,
wenn die Verdrehung eintritt eine so feste, wie zum Beispiel der Morsekegel im Bohrmaschinentutter.
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Der Steuerkoerper kann dann nicht mehr andruecken und seine selbatandrueckende
Abdichtung bei geringer Reibung und geringer Leckage nicht mehr erfuellen. Er bietet
dann nur noch eine festgeklemmte, unnnachgiebige Steuerflaeche 28, wie die herkoemmlichen
Aggregate. Im Axialkolbenaggregat insbesondere nach der Erfindung, aber auch in
anderen Maschinen muss der Steuerkoerper aber selbstandrueckend bleiben.
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Im Axialkolbenaggregat der Erfindung zum Beispiel koennte er den Rotor
7 garnicht mehr gegeh die Schulter 4 druecken und den Kopf 21 nicht mehr in s ein
Lagerbett 50 druecken. Die Wirkungsweise, die die Erfindung anstrebt, waere dann
voll aufgehoben.
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Die geschilderte Verklemmwirkung kann man dadurch aufzuheben versuchen
oder einschraenken, dass man sich bemueht, die Exzentrizitaet der Schulter mit dem
Sitz 25,64 gross zu machen.
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Denn je groesser diese ist, je geringer wird die Gefahr der Verklemmung.
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Doch reicht eine grosse Exzentrizitaet "e" oft nicht aus und ausserdem
ist der Ausdehnung der Exzentrizitaet "e" durch die Druckpunktgleichheitsbedingung
GG "gc" = "Gc" eine Grenze gesetzt. Wenn man dann trotzdem versucht, ohne die spezielle
Arrettierung gegen Verdrehung auszukommen, dann kann man das in manchen Faellend
adurch erreichen, dass man die begrenzte, jedoch groesstmoegliche Exzentrizitaet
"e", die die "gc=Gc" Bedingung zulaesst, in Kombination mit der geringmoe glichsten
Steuers piegelreibung im Steuerspiegel 39 verwendet. Denn je geringer diese Reibung
ist, je geringer ist die Gefahr, dass der Steuerkoerper klemmt,weil dann noch die
Aussicht besteht, dass die nachgiebigen Dichtungen,z.B. 0-Ringe in den Sitzen 24,25,26,63,64
der Reibung im Steuerspiegel 39 entgegenhalten . Zu bedenken ist, dass es kein allmaehliches
oder gelentliches Verklemmen des Steuerkoerpers gibt, sondern die Verklemmung, wenn
sie einmal eintritt, eine absolute und nicht mehr selbstloesbare ist. Denn die Keilwirkung
ist sehr hoch. Loesung ist nur durch Nachhilfe bei Demontage moeglich. Danach kann
der Steuerkoerper dann jedoch wieder neu eingesetzt und betriebssicher weiter verwendet
werden
Die geringstmoegliche Reibung im Steuerspiegel 39 erhaelt
man dadurch, dass man der Steuerkoerper genauer berechnet, als in der genannten
DRS geschehen. Das geschieht, indem man den flalanzefaktor Fb so klein, wie moeglich
haelt und ausserdem bei der Berechnung des Kammerndruckmittelpunktes "gc" die winkelmaessige
integrale Phasenverschiebung des Intervalls Tau beruecksichtigt. Eine integrale
Berechnung liegt noch nicht vor, doch zeigt die Praxis, dass man eine gute Verbesserung
erzielt, wenn man die Ba-Summe nicht durch die Anzahl der Tau-Intervalle, sondern
nur etwa durch 96 bis 97 Prozent der Anzahl der Intervalle teilt. Man kommt dann
aus den beschriebenen Beingungen zu einem bestimmtem Verhaeltnis Do/D siehe Figuren
9,10. Dieses ist unterschiedlich bei unterschiedlichen Abmessungen der Steuerkoerpers.
Oft liegt es zwischen 1,05 und 1,10.
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Bei der Steuerkoerperausbildung muss ausserdem noch berucksichtigt
werden, dass die Dichtflaechen "s" radial innerhalb und ausserhalb der Steuertaschen
oder Steuermuendungen 29,30 nicht zu weit ausgedehnt werden.
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Denn sonst koennen sie ungeschmierte,.heisslaufende, unsichere Zonen
ausbilden, die sofort zum Steuerlcoerperverklemmen fuehren. Zu beruecksichtigen
ist auch noch, dass der Andruck der Steuerflaeche an die Gleitflaeche einen minimalen
Flaechendruck oder Druck pro Flaecheneinheit nicht ueberschreiten darf. Denn auch
das fuehrt zum Heisslauf oder zu Reibung und dann zum Verklemmen des Steuerkoerpers.
Der Anpressdruck pro Flae = cheneinheit ist etwa weniger, als ein Zehntel des maximalen
Flaechendrur ckes in schnellaufenden hydrodynamischen Lagern.
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Wenn man ohne besondere Arrettiermittel gegen Verdrehung auskommen
will, dann ist also eine wesentlich genauere Berechnung und Austuehrung notwendig,
als in der DAS 23 00 639 beschrieben. Fuer gaengige Abmessungen kommt man dann zu
einem exactem Durohmesserverhaeltnis Do: D oder 63: 66 das in engen Grenzen eingehalten
werden muss und die Betriebssicherheit des Steuerkoerpers gegen die beschriebene
Verklemmung sichert.
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Entsprechend muss beim dreistufigem Steuerkoerper der Figur 1 mit
drei Sitzen-der rueckwaertige Sitz 26 ausgebildet sein und der Raum am Rueckwende
des Steuerkoerpers,der Raum 31, druckarm sein.
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Den Steuerkoerper der Figuren 9 bis 11 verwendet man auch in Radialkolbenaggregaten
und bildet dann die Kammer 28,67 al s die Niederdruckkammer aus. Man fuehrt dann
die Welle des Rotors durch diese Kammer 28,67 hindurch und aus dem Aggregat heraus,
um den Rotor treiben zu koennen, oder um ein Aggregat am Rnde des Hauptaggregates
anzutreiben. Die Kammer 67 kann Federandrueckmittel insbesondere zum Anlauf des
Aggregates enthalten und den dem Rueckende des Steuerkoetpers zugewandten Teil 52
des Gehaeuses 12 benutzt man zu m Anbringen der Wellendichtung.
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Einer universelleren Einsatzbereitschaft des Aggregates dient das
Merkmal der Anordnung einer Regelleitung oder Steuerleitung durch das Aggregat,
um vom feststehendem Gehaeuseteil 12 aus auch durch Fernsteuerung oder automatische
Steuerung eine Anordnung zu regekn, die dem Aggregate selber zugeordnet ist, oder
die sich in der Maschine, Fahrzeug oder dergl. befindet, zu dem das Aggregat der
Erfindung zugeordnet ist und mit dem Schaft 9 des Aggregates verbunden oder ihm,
dem Triebschaft 9, zugeordnet ist. Zum Beispiel kann die Steuer -leitung 37 den
Anstellwinkel eines am Schaft 9 befestigtem und von ihm getriebenen Propellers steuern,
Bremsen im Fahrzeug bedienen, dem Shaft 9 zugeordnete Getriebe schalten und dergleichen.
Denn durch die Steuerleitung 37 kann man durch das Aggregat hindurch Motoren oder
Kolben in Zylindern steuern, zu denen die Steuerleitung 37 vom Schaft 9 aus gefuehrt
wird. Vorteilhafterweise bildet man eine solche Steuerleitung im Aggregat derart
aus, dass zusaetzlich zu der genannten Schmierdruckleitung 6 eine von dieser separierte
und im Druck unabhaengige unabhaengige Steuerleitung 73 in der Tragwelle 1 angeordnet
und zu einet Steueranschluss l7 im Gehaeuse -teil 12 verbunden ist und in eine von
dem hydrostatischem Lagertasche 23,41 mindestens in einer Richtung getrennte im
Tragwellenkopf 21 angeordnete Steuernut 74 muendet, und die genannte Steuernut 74
mindestens zeitweilig mit einer der Triebwelle 43,93 zugeordneten Steuerkammer 75
verbunden ist wobei bei Aggregaten mit steilem Winkel zwischen der Triebwellenachse
und der Tragwellen - oder Arbeitsrotor-Achse eine radial begrenzte Ausweitung des
Anschlusses 76 zur Steuerka.lmer 75 in der Steuerpfanne 50 oder diese beruehrend
angeordnet sein kann.
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Auch das im Folgendem beschriebene Ausfuehrungsbeispziel der Erfindung
dient der universelleren oder specifischen Verwendung des Aggregates. Es besteht
darin, wie auch in Figuren 2 und 3 sichtbar, dass dem vorderem, den Triebrotor 3,43
beinhaltendem Gehaeuseteil 10 und dem den Steuer spiegel 39 beinhaltendem Gehaeuseteil
12 in radialer Richtung erstreckte, in einer Flaeche 99 muendende Fuesse 67,68 zugeordnet
sind, die Niederdruckkammer ,z.B. 28 , in das Gehaeuseinnere 69 muendet, die Druckleitung
101 durch den Fuss 68 des Gehaeuseteils 12 geht und die Niederdruckleitung 102 durch
den am Gehaeuseteil 10 angeordneten Fuss 67 geht und dadurch das Aggregat mit der
Flaeche 99 an eine die Fluidleitungen beinhaltende Halterung angeschraubt werden
kann.
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Wenn man in diesem Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung ausserdem den
Triebschaft 9 in ausreichend starken Radiallagern und Axiallagern in mindestens
einer bevorzugterweise aber beiden, Axialrichtungen versieht, dann erfuellt das
Aggregat insbesondere, wenn es als Motor eingesetzt ist, die anscheinend neue Aufgabe
fuer Axialkolben -Aggregate des " Treiben und Tragen Die bisherigen Axialkolbenmotoren
waren meistens eingesetzt, um rotierbare Teile in Maschinen und Fahrzeugen zu treiben.
Diese neue Ausfuehrung macht den Motor besonders praktisch fuer die zusaetzliche
Aufgabe des Tragens unter gleichzeitiger Beibehaltung der Aufgabe des Treibens.
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Zum Beispiel kann man einen so gebauten Motor an die Halteplatte
eines Traggerippe eines hydrostatisch betriebenen Propellerfahrzeugs anschrauben,
ohne zusaetzliche weitere Befestigungsmittel. Der Motor erfuellt dann die Funktion
des Treibens des Propellers und des Trages des Propellers oder des Haltens des Propellers.
Ein anderes Beispiel ist, die Fluidleitungen von der Pumpe im Fahrzeug aus zu am
Fahrzeugboden geebneten Flaechen zu leiten. Dann kann man den Motor des Aggregates
dieses Beispiels an die Flaeche anschrauben und an seinen Triebschaft 9 ein Rad,
eine Raupe oder dergleichen. Bei Anschrauben mehrerer solcher Motoren der Erfindu
g ist dann das Motorrad, das Auto, der Lastwagen, der Bagger, der Traktor oder dergleichen
auf den die Antriebsrotoren tragenden und treibenden Motoren der Erfindung getragen.
Doch sind , mehr Anwendungen moeglich, als nur die in dieser kurzen Anmeldung beschriebenen.
Das gilt auch fuer die durch das Aggregat gefuehrte Steuerleitung.
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Die weiteren Ausfuehrungsbeispiele der Erfindung befassen sich mit
der Ausbildung oder Verbesserung von an sich in hydrostatischen Aggregaten nicht
selten angewendeten hydrostatischen Lagern und bestehen zum Beispiel darin, dass
dem Triebflansch 3 an dessen aeusserem Teil 80, einer Schulter 81 oder all e ine
dis"i Stellen und der Rueck flaeclle 83 des rrieLmRlansclles 3 ein hydrostatisches
Lager 82 zugeordnet ist, das zwecks mindestens teilweisem Tragen der auf den Triebflasch
3,43 von den Pleueln 36 uebertragenen Kraefte mit axialen, radialen und schraegen
Komponenten mindestens eine mit der jeweiligen Hochdruck zone 85 dos Aggregates
verbundenen Lager tasche 84 und einen Dichtflaechenteil 87 enthaelt, die durch die
die Achsen rund die Totpunkte 8§,B8 des Aggregates gehende Ebene 85 in der Naehe
des aeusseren Totpunkt bereiches 86 der genannten Ebene 85 in die Niederdruckzone
87 des Aggregates erstreckt sind und die genannte lagertasche 84, wenn sie in zylindrischen
und planen Flaechen Bo,90 angeordnet ist, mehrteilig ausgefuehrt ist, wobei die
Taschenteile 91 und 92 durch ein Leitungsmittel 93 miteinander verbunden sind.
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Oder darin, dass die genannten Dichtflaeche ganz oder teilweise als
in der Richtung zur abzudichtenden Gegenflaeche 94 nachgiebige Dichtlippe 95 ausgebildet
ist und sich bei steigendem Druck in der Lagertasche 84 staerker gegen die Gegenflaeche
94 drueckt, oder das hydrostatische Lager 82 ein einem in Richtung auf die Gegenflaeche
94 nachgiebigem Koerper -teil195 angeordnet ist, an dessen Rueckseite 96 einem der
Hochdruck -zone 98 des Aggregates verbundene Andrueckkammer 97 angeordnet sein kann.
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Oder darin, dass dem Triebrotor 3,43 ein die Lage des Triebrotors
zentrierendes, bevorzugterweise schwach belastetes praexises Hauptlager 60 zugeordnet
ist und die Hauptlast, die durch die Pleuel 38 aufden Triebflansch 3 uebertragen
wird durch ein dem Triebrotor 3,43 zugeordnetes und das Hauptlager 60 unterstuetzendes
Stuetzlager 61 zugeordnet ist, das im Gehaeuse 10 nachgiebig gelagert ist und an
seiner Rueckseite auch bei dem Nachgeben abgedichtete Andrueckkammer 62 angeordnet
ist und das zwischen seiner Lagerflaeche 63 und der abzudichtenden Gegenflaeche
64 eine mit der Andrueckkammer verbundene I,agertasche 65 und sie umgebende und
abdichtende Dichtflaechen 66 enthalten kann, wobei in Anpassung an die einzelnen
Komponenten der genannten l,ast oder Kraefte mehrere solcher Stuetzlager angeordnet
scin und T,nger-
taschen oder mindestens eine LagertascheRin dem Gebiete des aeusseren Totpunktbereiches
in die betreffende Niederdruckzone 87 des Aggregates koennen oder kann.
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Beim Steuerkoerper der Figuren 9 bis 11 ist noch von ganz entscheidender
Bedeutung, dass der Druckmittelpunkt "gco" der Andrueckkammer nicht gleich der Rotorachse
begonnen werden darf. Vielmehr muss der errechnete Wert "gco" der Kammer 60 gleich
zur Summe "e" der Exzentrizitaet plus dem Abstand "Gc" des Druckmietelpunktdes Steuerspiegels
39 gelegt werden. Diese bisher nicht beachtete oder nicht immer beachtete Bedingung
hat die Entwicklung betriebsreicfer Steuerkoerper ohne Verkantungs-und Verklemmungsgefahr
behindert. Beruecksichtigt werden muss bei der Steuerkoerperausbildung auch die
Abmessung und Lage der Zylinderdurch messer 200 und des Zylinder Teilkreisdurchmessers
201, da die entsprechenden Teile der Gleitflaeche 339 den Steuerspiegel 39 beeinflussen.
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Laesst sich, zum Beispiel bei radial besonders engen Steuermuendungen
oder bei nierenfoermigen, radial engen Rotorkanaelen zu den Zylindern 38 die Verdrehung
der Steuerkoerpers in Umlaufrichtung des Rotors nicht verhindern, sodass die Verklemmung
des Steuerkoerepers unvermeidbar mit Formgebungsmitteln des Steuerkoerpers ist,
dann bringt man eine Arrettierung gegen Verdrehung an, die zum Beispiel nach einer
neueren USA Patentanmeldung des Anmelders oder nach der Figur 12 dieser Anmeldung
gefuehrt sein kann. Sie besteht darin, dass rueckwaerts im Stuerkoerper 2 eine Bohrung
(Sackbohrung) oder Ausnehmung 201 angeordnet wird, in die man einen zum Beispiel
im Gehaeuse 12 befesttigten Arrettierstift eingreifen laesst. Da das Radialspiel
der Sitze 63,64 meistens nur sehr wenige hundertstel mm betraegt, ist die praktisch
praezise Anbringen der Ausnehmung 201 und des Stiftes 202 schwierig oder unmoeglich,
da dessen Sitze genauer, als der Raum der Radialtoleranz der Sitze 63,64 sein muss.
In der Praxis erreicht man die benoetigte Praezisoon der Arrettierung nach Figur
12 dadurch dass man die Ausnehmung 201 etwas weiter ausbildet und dem Stift 202
einen exzentrischen Teil 203 zuordnet, zum Beispiel andreht. Dann kann man den Stift
202 in seinem Lager verdrehen, bis der Aussendurchmesser des exzentrischen Teiles
203 an die Innenwand der Ausnehmung 201 anliegt. Der Steuerkoerper kann sich dann
nicht mehr verdrehen und man kann durch entsprechende Verdrehung des Stiftes 202
eine ganz exacte Arrettierung des Steuerkoereps 2 erhalten. Ist die richtige Verdrehung
einmal erreicht, dann arrettiert man den Stift 202 in der erhaltenen Lage, zum Beispiel
mittels dem Arrettierstift 204 oder einer anderen geeigneten Arrettierung.
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Wie in Figur 2 gezeigt, kann man im Schaft 93,43 die Steuerkammer
75 anordnen und in ihr den federbelasteten Steuerkolben oder Regelkolben 175 anordnen,
der dann am Schaft 93 befestigte oder ihm zugeordnete Teile unter dem Spiel der
den Kolben 175 im Zylinder 75 axial bewegenden Kraefte von Federmittel 275 und Fluiddruck
in der Steuerkeitung 73 zu regeln. Statt einem gesondertem Steuerdruck anschluss
77 kann man die Steuerleitung 73 auch mit einer der Druckleitungen ungendes Aggregates,z.B.
101, verbinden, wenn die Regelung vom Arbeitsdruck im Aggregat gesteuert werden
soll.
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Dem Tragwellenkopf 21 ordnet man zweckdienlicherweise gelentlich
eine Entl astungsnut 199 zu, um die Lagerung im Hohlpfannengebiet 50 zu begrenzen.
Denn onst waere die Lagerkraft aus 41 unter Umstaerden groesser, als der Andruck
durch Steuer
koerper 2, was zum Abheben des Kopfes 21 in der Pfanne
50 fuehren und Leckage oder Versagen im Aggregat verursachen koennte.
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Die Dichtflaechen der hydrostatischen Lager z.B. 84 des Triebflansches
3 oder der Triebwelle 43 begrenzt oder unterbricht man zweclkdienlicherweise durch
druckarme Raeume 301 oder durch Leitungen 301 zu solchen. Denn die Kraefte im Lager
auerfen nicht durch unsichere Zonen oder mangelnde Bemw essung ungenau werden.
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Ausserdem unterteilt man, wie die Figur 3 jedoch lediglich im Prinzip
ohne Anspruch auf geometrische Exactheit, erlaeutert, die Lagerung des Triebrotors
3 in einzelne hydrostatische Lagertaschen 91,391,292 oder dergleichen und umgibt
sie mit Dicht laechenteilen 304, die man zwecks Verhinderung von unsicheren oder
von heisslaufenden Zonen mittels der Niederdruck- Unterbrechungs Ausnehmungen 302
begrenzt. In der Naehe des inneren Totpunktes 88 sind diese zweckdienlich unterschiedlich
zu denen in Naehe des äeusseren Totpunktes 86. Beim Aggregat fuer zwei Umlayufrichtungen
ist die symmetrische Ausbildung um die Fla che 85 durch die Totpunkte zweckmaessig,
waehrend beim Aggregat fuer nur eine Drehrichtung eine genauer angepasste Ausbildung
durch nichtsymmetrische Ausfuehrung um die Totpunktebene 85 moeglich ist.
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Beim Stuetzlager in den Figuren 4 und 5 setzt man Dichtungen 306
ueberall dort ein, wo sie zweckdienL*ch sind. Ausserdem sieht man in Figur 4 den
Traglagerkoerper 307 im Gehaeuse 10 , auf dem das Axialgleitlager 308 aufliegt.
Das Lager 308 ist mit den Lagertaschen 308 versehen und kann in der Naehe des inneren
Totpunktgebietes anders be: messene Lagertaschen 315 enthalten. Gespeist sind die
Taschen 308 usw.
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zum Beispiel durch die Kanaele 193 aus den hydrostatischen Lagern
52 der Pleuelkoepfe 15 . Die Figur zeigt im Radiallager die Lagerstuetze 310 des
beschriebenen Stuetzlagers fuer den Triebflansch 3.
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Und seine radiale Beweglichkeit durch die Zuordnung der radialen,
in ihm beweglichen Dichtung 311, die als eingepasster Koerper ausgebildet sein kann.
Der Koerper 311 ist in den Raum 62 im Stuetzlager 310 angeordnet und gegen das Gehaeuse
10 mitder Dichtung 312 abgedichtet. Die Leitungen 313,314,316 in den Figuren 5 und
4 dienen der Leitung von Fluid in die entsprechenden Kammern. Die Arrettierung 381
verhindert die Verlagerung des Stuetzlagers 310 usw. im Gehaeuse 10, die in Umlaufrichtung
der Welle 3 erfolgen koennte, wenn diese Arrettierung fehlen wuerde.
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Schlitz oder Spalt 317 zeigt, dass die Stueztzlager nur weniger, als
180 Grad den Triebflansch 3 oder dessen Welle 43 umgreifen duerfen und Platz 317
fuer die radiale Andrueckbarkeit bleiben muss.
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Grad den Triebflansch 3 oder die Welle 43 umgreifen duerfen und der
Platz 317 fuer die radiale Andrueckbarkeit bleiben muss.
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Fuer richtungswechselbare Aggregate baut man dann zwei Lagerstuetzen
310,311, 61,161 ein, von denen jede weniger als 180 Grad umgreift.
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Fuer hohe Exactheit des hydrostatischen Lagers des Triebflansches
3 oder der Welle 43 ist es oft zweckdienlich, das Radial lager nicht aus den Pleuellagertaschen
52 heraus zu speisen, sondern eine Zuefuhrung des Fluids durch das Gehaeuse 10 zu
taetigen. Denn die Leitungen 193 im Triebflansch 3 laufen ja auch ueber die Dichtflaechen
der Lagertaschen 65 usw. und koennten an diesen die Last im Lager negativ beeinflussen.
Daher werden dann die Leitungen 314 durch den Schaft 43 angeordnet, die gleichzeitig
die Tasche 315 des Hauptlagers des Schaftes 43 spei sen koennen, durch diese gehen
koennen und dann durch Leitungen 313 zu den Lagertaschen 65 fuehren.
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In Figur 7 ist das hydrostatische Lager der Triebwelle 43 oder des
Triebflansches 3 ein Schraeglager, das konische Lagerflaechen bilden kanni In der
Figur bildet es jedoch die hohle Lagerflaeche 320 hohlkugelteilfaermig aus und laesst
in ihr die dazu passende Kugelteilfoermige Lagerflaeche 321 laufen. Die erstere
befindet sich im Gehaeuse 10, die letztere am Triebflansch 3 oder der Triebwelle
43. Die Leitungen zu den Lagertaschen 322,323 koennen, wie ind en anderen Figuren
die solche zeigenfausgefuehrt seine. Die Tasche 323 in der Zone des inneren Totpunkts
kann anders bemessen und platziert sein, als die in der Gegend des aeussereen Totpunktes
. / Tasche 322 Diese Ausfuehrung ist besonders einfach , da sie keine zusaetzlichen
Teile benoetigt und der Triebflansch 3 mit dem Gehaeuse 10 alleine die Lagerung
bilden. Doch ist dieses Lager empfindlich, da es hohe Praezision in der Ausgestaltung,
Berechnung und Erprobung fordert.
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Seine Entwicklung zur hoechsten Reife erscheint noch nicht als voll
abgeschlossen, doch ist es bereits einsatzbar fuer gewisse Drehzahl und Druckbereiche.
Oben links ist in die Figur 7 strichliert eingezeichnet, dass man auch diesem Lager
ein Stuetzlager mit den Teilen 410 und 411 zuordnen kann, die sinngemaess, jedoch
in Schraegrichtung, wie die Stuetzlagerteile 310 und 311 wirken. Die Empfindlichkeit
des Lagers besteht in Leckage oder'Heisslauf, wenn es nicht genau konstruiert ist.
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Statt einteilige Lagertaschen anzuordnen, ist es sinnvoll, mehrere
anzuordnen, oder in die Lagertaschen Tragflaechenstege hereinragen zu lassen. Das
ist in Figur 8 gezeigt. Diese Figur ist ein Schnitt durch die Abwicklung entlang
der strichpunktierten Linie durch die Tasche 322 in Figur 7 und zeigt die Tasche
322 mit ihren Zweigtaschen 332 zwischen Tragflaechenstegen 330. Die Axialdi chtflaechen
331 begrenzen die Lagertasche 322 in den Axialrichtungen. Bemerkenswert ist noch,
dass man im Gebiet der Umsteuerboegen in der Naehe der Totpunkte zwecks dienlicherweise
getrennte Lagertaschen 340 anordnet, die man nicht immer mit Hochdruck beaufschlagt,
sondern durch entsprechende Leitungen aus dem Kompressionsdruck oder Expansionsdruck
in dem betreffendem Zylinder 38 im betreffendem Umsteuerboegen speist.
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Die beschriebene Beaufschlagung der Lagertaschen in Gehaeuseteilen
aus den Lagertaschen der Hydrostatilclager der Pleuel im Triebflansch und dann durch
das Gehaeuse und den Schaft hindurch ist nicht immer durchfahrbar, da Verbindung
durch Kanaele zwischen Niderdruck und Hochdruckpleuellagern entsteht. Doch ist das
Problem einfach ueberwindbar, indem man die Kanaele 314 entweder ueber Rueckschlag
-Ventile 293 mit den Leitungen 193 zu den Pleuelallgern verbindet oder aber, was
noch einfacher ist, die Leitungen 314 zur Lagertasche 21,22, 43 im Tragwellenkopf
21 oder in der Lagerpfanne 40 fuehrt. Das ist in Figur 4 gezeigt . Wenn im Zentrum
der Pfanne 50 die Steuerdruckleitung angeordnet ist, kann man eine Nut 150 in der
Pfanne 50 anordnung, die dann die Muendung der Leitung(en) 314 mit der Schmierdruckleitung
6 in der Tragwelle 1 und dadurch mit der Hochdruckkammer z.B. 27 und dem Druckanschluss,
z.B. 32, verbindet.
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