DE3148664A1

DE3148664A1 - Anordnung zu axialen positionierung eines rotors einer hydraulischen verdraengungsmaschine

Info

Publication number: DE3148664A1
Application number: DE19813148664
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 6230 Frankfurt Fuchs; Harald Vogt
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1983-06-23
Also published as: GB2111127A; IT8224554A0; FR2517754A1; IT1154393B; FR2517754B1; GB2111127B

Description

3U8664

ALFRED TEVES GMBH 8.12.1981

Frankfurt am Main

P 5124

H. Vogt - 4

G. Fuchs - 1 ~ 3 —

Anordnung zur axialen Positionierung eines Rotors einer hydraulischen Verdrängungsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur axialen Positionierung eines Rotors einer hydraulischen Verdrängungsmaschine, wobei der Rotor aus einer Welle mit einem darauf angeordneten Rotorkörper besteht und die Rotorstirnseiten mit zugeordneten feststehenden Gehäusewänden veränderliche, miteinander verbundene Dichtspalte bilden.

Als Folge der Axialbeweglichkeit des Rotors (Drehkolben) ergeben sich bei derartigen Anordnungen ungleiche axiale Spaltbreiten an beiden Stirnseiten des Rotors„ Wird ein Spalt größer und damit der andere kleiner, so verändert sich infolge von Reibungseinflüssen und Viskositätsänderungen, sowie infolge einer elastischen Verformung der Bauteile und damit der Spaltgeometrie die Druckverteilung über der Spaltbreite des kleineren Spaltes. Damit entsteht auf der Seite des größeren Spaltes eine Überschußkraft, die den Rotor noch weiter in Richtung auf den kleineren Spalt zu verschiebt und diesen damit noch mehr verkleinert. Die Überschußkraft wird durch eine mechanische Gegenkraft kompensiert, die eine hohe Flächenpressung zwischen Rotorstirnfläche und anliegender feststehender Seitenwand des Gehäuses zur Folge hat. Dadurch sind die aufeinandergleitenden Flächen nicht mehr durch einen Schmierfilm getrennt und es entsteht zwischen den betreffenden Teilen eine Mischreibung. Da ein solcher Spalt auf

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-A-

Schmutzpartikel empfindlich reagiert, entstehen aufgrund eines fehlenden Hydraulikstromes hohe Temperaturen, die zusammen mit der hohen Flächenpressung und der geringen Viskosität des Schmiermittels und dem Schmutz zum Fressen der betreffenden Teile führen kann.

Es sind schon verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um eine stabile Mittellage des Rotors zwischen den Gehäusestirnwänden bzw. stirnseitig angeordneten Steuerscheiben zu erhalten. Diese weisen aber alle trotz teurer und aufwendiger konstruktiver Maßnahmen erhebliche Nachteile auf:

Bei einer hydrostatischen Lagerung treten hohe radiale Leckölverluste auf und die Funktionssicherheit ist trotz hohen Fertigungsaufwandes bei der Herstellung der Düsen relativ gering.

Auch bei der Verwendung von in Größe und Lage gleichmäßigen Steuernuten auf beiden Seiten des Rotors treten Nachteile auf, die im wesentlichen darin bestehen, daß kein exaktes definiertes Steuern und keine genaue Mittellage des Rotors möglich ist, wodurch eine erhöhte axiale Freßgefahr durch einseitiges Anliegen besteht. Darüber hinaus sind teure Materialpaarungen (Bronze) im Bereich der Steuerscheiben erforderlich und es ergibt sich ein größeres radiales Lecköl und somit ein schlechterer volumetrischer Wirkungsgrad.

Bei Verwendung unterschiedlicher Steuerflächen auf den Seitenscheiben treten obige Nachteile noch verstärkt auf.

Schließlich ist es bekannt, kurzzeitige Kurzschlüsse durch kleine Steuernuten, welche einmal pro Umdrehung kurzzeitig angesteuert

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werden, zu den Leckölräumen vorzusehen. Dieses hat zwar den Vorteil, daß die Lager gleichmäßiger mit Öl vesorgt werden, es kann aber auch zu einem einseitigen Anliegen des Rotors und damit zu den oben beschriebenen Nachteilen kommen, sowie zu erheblichen Druckpulsat ionen,, die eine zusätzliche Geräuschentwicklung bedeuten«

Um diese durch die unterschiedliche Breite der Dichtspalte verursachten Nachteile zu überwinden, ist in der DE-OS 28 46 bereits eine Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen viorden, bei der die beiden Dichtspalte über hydraulische Festwiderstände enthaltende Kanäle derart mit der Hochdruckseite der Verdrängungsmaschine verbunden sind, daß sich für die axiale Symmetriestellung des Rotors ein Positionsregelkreis auf den beidseitigen Dichtspalten und den Festwiderständen in Form einer hydraulischen Brückenschaltung bildet. Diese Maßnahme hat bei Abweichungen der axialen Rotorstellung von der Symmetriestellung eine Zwangsrückstellung zur Folge, so daß stets für gleiche Spaltbreiten zu beiden Stirnseiten des Rotors gesorgt ist. Eine derartige Anordnung erfüllt zwar die wesentlichen Voraussetzungen für eine ausreichende Lagerschmierung aufgrund einer genauen Mittellage des Rotors, ist jedoch wegen der verschiedenen erforderlichen Verbindungsbohrungen im Aufbau und der Herstellung relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß deren Aufbau und Herstellung wesentlich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Verbindung der Dichtspalte der Rotor mindestens einen durchgehen-

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den Verbindungskanal aufweist. Damit wird eine exakte Mittellage des Rotors bei minimalem und gleichmäßigem radialem Lecköl erreicht. Außerdem ist bei einem guten volumetrischen Wirkungsgrad eine ausreichende Lagerschmierung gewährleistet. Darüber hinaus können bei der erfindüngsgemäßen Anordnung einseitige Steuernieren vorgesehen sein, was zu einer einfacheren Konstruktion führt. Die Anordnung ermöglicht ferner eine exakte Steuerung und ist somit geräuschärmer. Besondere Materialpaarungen sind nicht erforderlich.

Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung ist der Verbindungskanal schräg durch die den Rotorkörper tragende Welle geführt. Der Verbindungskanal weist dabei vorteilhafterweise im Bereich zwischen dem Rotorkörper und die Welle lagernden, im Gehäuse vorgesehenen Gleitlagern Mündungen auf. Aufgrund dieser schrägen Verbindungsbohrungen vor den Gleitlagern erfolgt zwischen den Kammern der Verdrängungsmaschine ein Druckausgleich, so daß der Rotor (Drehkolben) immer wieder in die Mittellage gedrückt wird. Außerdem werden die beiden Gleitlager unabhängig von der momentanen Stellung des Rotors gleichmäßig mit Lecköl versorgt.

Anstelle des schräg verlaufenden Verbindungskanals kann auch ein Verbindungskanal vorgesehen sein, der radiale Abschnitte zu beiden Seiten des Rotorkörpers und einen diese Abschnitte verbindenden Abschnitt entlang der Achse der Welle aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann der Verbindungskanal auch parallel zur Welle durch den Rotorkörper geführt sein.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig„ 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Verdrängungsmaschine, mit einem schräg durch den Rotor geführten durchgehenden Verbindungskanal;

Fig„ 2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Verdrängungsmaschine mit einer anderen Anordnung des durch den Rotor geführten durchgehenden Verbindungskanals und

Fig» 3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine hydraulische Verdrängungsmaschine mit einer dritten Anordnung des durchgehenden Verbindungskanals im Rotorkörper.

Die in Fig„ 1 dargestellte Verdrängungsmaschine 1 ist eine Flügelzellenpumpe mit einem Pumpengehäuse 2, das durch einen daran befestigten Deckel 3 verschlossen ist. In dem Gehäuse 2 und dem Deckel 3 sind miteinander fluchtende Bohrungen 4 und 5 vorgesehen, die Gleitlager 6 und 7 aufnehmen. In diesen ist eine Welle 8 gelagert, auf der ein scheibenförmiger Rotorkörper 9 angebracht ist. Der Rotorkörper kann - wie dargestellt mit der Welle 8 des Rotors einstückig ausgebildet sein.

Zur Aufnahme des Rotorkörpers 9 ist im Pumpengehäuse 2 ein Ringraum 10 vorgesehen. In diesem Ringraum 10 ist neben dem

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Rotorkörper 9 eine Zwischenscheibe 11 angeordnet. Im Pumpengehäuse 2 ist eine Druckmitteleinlaßbohrung 12 und eine Druckmittelauslaßbohrung 13 vorgesehen. In diese Bohrungen 12 und 13 münden achsparallele Kanäle 14 und 15, die auch durch die Zwischenscheibe 11 geführt sind und die Verbindungen zu Flügelzellen 16 der Verdrängungsmaschine 1 herstellen. Diese Flügelzellen 16 werden von nicht dargestellten Flügelelementen gebildet, die in in dem Rotorkörper 6 ausgebildeten radialen Schlitzen hin- und herbeweglich sind und mit ihrem äußeren Rand an einem Steuerring 17 anliegen.

Zur Verbindung eines Dichtspaltes 18 zwischen dem Rotor 8, 9 und der Zwischenscheibe 11 mit einem Dichtspalt 19 zwischen dem Rotor 8, 9 und der gegenüberliegenden Innenfläche des Pumpengehäuses 2 ist ein durchgehender Kanal in Form einer Bohrung 21 schräg durch den Rotor 8, 9 geführt. Die Bohrung 21 weist eine Mündung 22 im Bereich zwischen dem Gleitlager 7 und dem Rotorkörper 9 und eine Mündung 23 zwischen dem Gleitlager 6 und dem Rotorkörper 9 jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Rotorkörper 9 und der Welle 8 auf.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, bei der die wesentlichen Bauteile der Verdrängungsmaschine 24 der der Verdrängungsmaschine 1 entsprechen, ist zur Verbindung der Dichtspalte 25 und 26, die den Dichtspalten 18 und 19 in Fig. 1 entsprechen, in der Rotorwelle 27 ein durchgehender Kanal 28 vorgesehen, der zwei radiale Abschnitte 29 und 30 zu beiden Seiten des Rotorkörpers 34 aufweist, die jeweils im Bereich zwischen den Gleitlagern 32 und 33 und dem Rotorkörper 34 in die Dichtspalte 25 und 26 münden und durch einen axialen Ab-

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schnitt 31 entlang der Achse der Welle 27 miteinander verbunden sind.

Die in Fig„ 3 dargestellte Verdrängungsmaschine 36 stimmt wiederum im wesentlichen mit den Verdrängungsmaschinen 1 und 24 überein,, Zur Verbindung der Dichtspalte 37 und 38 ist hier jedoch parallel sur Welle 39 mindestens eine Bohrung 40 durch den Rotorkörper 41 geführt, die im Bereich der Räume vor den Gleitlagern 32, 33 mündet und auf diese Weise eine Verbindung zu den Dichtspalten 37, 38 herstellt.

Wenn der Rotorkörper 9 durch die Bohrungen 21, 28, 40 zu sehr geschwächt wird, kann die Bohrung auch durch das Pumpengehäuse geführt werden.

tr *

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Bezugszeichenliste:

1	Verdrängungsmaschine
2	Pumpengehäuse
3	Deckel
4	Bohrung
5	Bohrung
6	Gleitlager
7	Gleitlager
8	Rotorwelle
9	Rotorkörper
10	Ringraum
11	Zwischenscheibe
12	Druckmitteleinlaßbohrung
13	Druckmi ttelauslaßbohrung
14	Kanal
15	Kanal
16	FlUgelzellen
17	Steuerring
18	Dichtspalt
19	Dichtspalt
20	Innenfläche
21	Bohrung
22	Mündung
23	Mündung
24	Verdrängungsmaschine
25	Dichtspalt
26	Dichtspalt

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- 11 -

27 Rotorwelle

28 'Kanal

29 radialer Abschnitt

30 radialer Abschnitt ■31 axialer Abschnitt

32 Gleitlager

33 Gleitlager

34 Rotorkörper 35

36 Yerdrängungsmaschine

37 Dichtspalt

38 Dichtspalt

39 Rotorwelle

40 Bohrung

41 Rotorkörper

Claims

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Frankfurt am Main

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Anordnung zur axialen Positionierung eines Rotors einer hydraulischen Verdrängungsmaschine

Patentansprüche:

Anordnung zur axialen Positionierung eines Rotors einer hydraulischen Verdrängungsmaschine, wobei der Rotor aus einer Welle mit einem darauf angeordneten Rotorkörper besteht und die Rotorstirnseiten mit zugeordneten feststehenden Gehäusewänden veränderliche, miteinander verbundene Dichtspalte bilden, dadurch gekennzeichnet j daß zur Verbindung der Dichtspalte (18, 19; 25, 26; 37, 38) der Rotor (8_S 9; 27, 34; 39, 41) mindestens einen durchgehenden Verbindungskanal (21; 28; 40) aufweist.

2ο Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (21) schräg durch die den Rotorkörper (9) tragende Welle (8) geführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (21) im Bereich zwischen dem Rotorkörper (9) und die Welle (8) lagernden, im Gehäuse (2) vorgesehenen Gleitlagern (6, 7) Mündungen (22, 23) aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (28) radiale Abschnitte (29, 30) zu beiden

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Seiten des Rotorkörpers (34) und einen die Abschnitte (29, 30) verbindenden Abschnitt (31) entlang der Achse der Welle (27) aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (40) parallel zur Welle (39) durch den Rotorkörper (41) geführt ist.