DE3335879A1 - Hydraulikpumpe - Google Patents

Description

Hy drau1ikpump e

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Hydraulikpumpen, aber auch auf Hydraulikmotore. Insbesondere bezieht, sich die Erfindung auf Flügelzellen- oder andere Kammerpumpen, aber auch auf Flügelzellen- und andere Kammermotore.

Bei den bekannten, einen Rotor in einem Gehäuse aufweisenden hydraulischen Maschinen, insbesondere Pumpen, muß der Rotor ein verhältnismäßig großes Laufspiel bezüglich der zugeordneten Gehäuseteile aufweisen, damit durch unterschiedliche Wärmeausdehnung von Rotor und Gehäuse keine Nachteile auftreten. Beim Start beispielsweise einer kalten Pumpe zeigen die Rotortemperatur T_R (gemessen im Bereich der Rotorbreite) und die Temperatur T_G des Gehäuses im Bereich des Rotors (z.B. die Temperatur T_ß des Gehäusemittelteils) einenvon der Zelt abhängigen, stark unterschiedlichen Verlauf. Dies hat zur Folge, daß sich zu einem bestimmten Zeitpunkt eine sehr große Temperaturdifferenz T_R - T- ergibt, so daß infolge der Wärmedehnung eine Verringerung des Axialspiels zwischen Rotor und den zugehörigen Planflächen des Gehäuses auftritt. Um ein Fressen des Rotors zu diesem genannten Zeitpunkt zu verhindern, muß daher das Axial spiel entsprechend groß gewählt werden,

was zu einer Erhöhung der volumetrischen Verluste und zu einer Verminderung des Wirkungsgrads führt.

Der Erfindung liegt ganz allgemein die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere eine hydrostatische Maschine derart auszubilden, daß geringe volumetrische Verluste und somit ein hoher Wirkungsgrad in einfacher Weise erreichbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer, hydraulischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die .im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe;

Fig. 2 einen Schnitt längs Linie A-B gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung der Temperatur bestimmter Bau teile der Pumpe abhängig von der Zeit.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Flügelzellenpumpe 13 schematisch dargestellt. Die Flügelze.llenpumpe 13 besteht aus einem Gehäuse 18, in dem ein auf einer Welle 19 angeordneter Rotor 1 drehbar gelagert ist. Die Welle 19 ragt beidseitig aus dem Rotor 1 heraus und ist mit ihrem im Gehäuse 18 endenden Ende mittels eines Lagers 6 gelagert, während das aus dem Gehäuse 18 herausragende Ende der Welle 19 mittels eines Lagers 20 gelagert ist. Die Breite des Rotors 1 ist mit b_D bezeichnet. Der Rotor 1 trägt

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an seinem Außenumfang in bekannter Weise Flügel 17, von denen aus Gründen der Einfachheit nur einige dargestellt sind. Die freien Enden dieser Flügel 17 stehen mit dem Innenumfang eines Hubrings 16 in Berührung. Der Hubring 16 ist zur Einstellung der Fördermenge in bekannter Weise längs der Querachse 21 (Fig. 2) verstellbar. Ferner kann der Hubring 16 auch zur Einstellung des Ansaugzeitpunkts in Richtung der Achse 22 verstellbar sein, die ihrerseits senkrecht zur Querachse 21 verläuft. Ebenfalls aus Gründen der Einfachheit ist die Lagerung des Hubrings 15 innerhalb des Gehäuses 18 nicht im einzelnen dargesteJ1t. Eine bevorzugte Lagerung des Hubrings ist in der deutschen Patentanmeldung P 32 47 885.2 beschrieben. Auf diese Cffen-

barung wird ausdrücklich Bezug genommen. Eine Kopie dieser Anmeldung ist aus Offenbarungsgründen beigefügt.

Das Gehäuse 18 besteht im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem Deckel 23, einem Mittelteil 2 und einem Flanschteil 25, so daß sich insgesamt der in Fig. 1 gezeigte sandwichartige Aufbau ergibt.

Im Deckel 23 ist ein Einlaß 14 ausgebildet, der mit dem Ansaugraum 26 der Pumpe 13 in Verbindung steht. Bei Drehung des Rotors 1 im Uhrzeigersinn - vgl. Fig. 2 - wird das im Ansaugraum 26 befindliche Strömungsmittel,beispielsweise Drucköl, fortlaufend komprimiert und erreicht schließlich den Druckraum 5, von wo aus das auf Systemdruck gebrachte Hydrauliköl durch Auslaß 15 aus der Pumpe 13 austritt.

Planflächen 3 bzw. 4 sind an den jeweiligen Innenseiten des Deckels 23 bzw. des Flanschteils 25 ausgebildet und liegen parallel zu entsprechenden Planflächen des Rotors 1. Der Abstand dieser beiden Planflächen 3 und 4 ist mit b_n bezeichnet und wird beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im wesentlichen durch das Mittelteil 2 bestimmt. Das Lauf-' spiel des Rotors 1 ergibt sich somit aus der Differenz der Maße b_Q - b_R (vgl. Fig. 1).

Beim Start der kalten Pumpe ergeben sich für die Temperatur T_R des Rotors 1 (gemessen im Bereich der Rotorbreite b_R) und die Temperatur T_ des Gehäusemittelteils 2 stark unterschiedliche zeitliche Abhängigkeiten, die in Fig. 3 schematisch dargestellt sind. Man erkennt, daß sich zu einem bestimmten Zeitpunkt t. eine sehr große Temperaturdifferenz T_R - T_G ergibt. Diese große Temperaturdifferenz führt infolge der Wärmeausdehnung zu einer Verringerung des Axialspiels zwischen Rotor 1 und den Planflächen 3 und 4. Um ein Fressen des Rotors 1 zum Zeitpunkt t. der großen Temperaturdifferenz zu verhindern, muß das Axialspiel entsprechend groß gewählt werden, was zu einer Erhöhung der volumetrischen Verluste und zu einer Verminderung des Wir-

kungsgrads führt.

Ausgehend von dieser Erkenntnis schlägt die Erfindung Maßnahmen vor, um diese Verringerung des Axialspiels zwischen Rotor 1 und Planflächen 3 und 4 zu vermieden. Die Erfindung sieht dabei vor, daß durch eine Beeinflußung der Temperatur des Rotors bzw. des Gehäuses eine unerwünschte Verringerung des Axialspiels zwischen Rotor 1 und Planflächen 3 und 4 vermieden wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der mittlere Teil des Gehäuses, im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Mittelteil 2, erwärmt. Diese Erwärmung des Mittelteils 2 führt dazu, daß kaum eine Verringerung des Axialspiels zwischen Rotor 1 und Pianflachen 3 und 4 auftritt. Gemäß einem bevorzugten Ausfüh-· rungsbeispiel wird das in der Pumpe 13 ohnehin vorhandene Hydrauliköl zur Erwärmung verwendet, und zwar findet insbesondere das Lecköl Verwendung, welches in einer hydrostatischen Maschine die höchste in dieser Maschine auftretende Öl temperatur besitzt. Um dieses Lecköl zum Heizen des Gehäusemittelteils 2 heranziehen zu können, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 insbesondere folgendes vorgesehen.

Der größte Teil des Lecköls strömt bekanntlich vom Druckraum 5 durch den Spalt zwischen Planfläche 4 und der benachbarten Planfläche des Rotors 1, um sodann durch das Lager 6 zu einem Raum 27 zu gelangen. Bei den üblichen Flügelzellenpumpen läuft das Lecköl von diesem Raum 27 durch eine nicht gezeigte Axialbohrung in der Welle 19 zu dem aus dem Gehäuse austretenden Ende der Welle 19, und von dort gelangt das Lecköl über eine ebenfalls nicht gezeigte Querbohrung über Leckölanschluß 11 zum Tank 12.

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Erfindungsgemäß wird nun das Lecköl, und zwar insbesondere das im Raum 27 befindliche Lecköl, zur Erwärmung des Gehäusemittelteils 24 verwendet. Zu diesem Zweck ist im Deckel ein vom Raum 27 ausgehender, im Deckel 23 in das Pumpengehäuse hineinverlaufender Züführkanal 7 ausgebildet, der an der inneren Planfläche 4 des Deckels endet. Der Zuführkanal 7 endet im Bereich des Gehausemittelteils 2 Vorzugsweise ist in der auf die Planfläche 4 hinweisenden Planfläche des Gehäusemittelteils 2 ein Ringkanal 8 ausgebildet, der - vgl. Fig. 2 - nicht geschlossen ist. Auf der entgegengesetzt liegenden Planfläche des Gehäusemittelteils 2 ist ebenfalls ein nicht geschlossener Ringkanal 8a ausgebildet. Ringkanal ,8 steht mit Ringkanal 8a über Bohrungen 9 in Verbindung. Mehrere Bohrungen 9 sind über den Umfang hinweg vorgesehen, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Das über Zuführkanal 7 dem Ringkanal 8 zügeführte Lecköl läuft durch die Bohrungen 9 und gelangt sodann in den Ringkanal 8a, von wo aus das Lecköl über einen Kanal 10 zum Leckölan-" Schluß 11 und schließlich zum Tank 12 geleitet wird. Der Kanal 10 ist im Flanschteil 25 ausgebildet und hat sein Einlaßende im Bereich des Ringkanals 8a. Das Auslaßende endet beispielsweise in einem Raum benachbart, aber nach außen versetzt gegenüber dem Lager 20, von wo aus das Lecköl sodann zum Leckölanschluß 11 fließen kann.

Infolge des Durchströmens der Kanäle 8 und 8a und insbesondere dadurch, daß das erhitzte Lecköl durch die Bohrungen 9 fließt, wird ein Teil der im Lecköl enthaltenen Wärmeenergie an das Gehäusemittelteil 2 übertragen, wodurch dessen Temperatur T_G* der Rotortemperatur T_ mit geringer Verzögerung folgt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise erreicht man, daß das Axialspiel während des Aufwänworgangs der Pumpe nahezu konstant ist.

Obwohl vorstehend die Erfindung anhand einer Flügelzellenpumpe beschrieben wurde und dafür auch bevorzugt wird, so sei doch darauf hingewiesen, daß die Erfindung in · gleicher Weise auch bei einem Flügelzellenmotor Verwen-

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dung finden könnte. Die Erfindung kann ferner auch bei anderen Kammerpumpen und Kammermotoren in gleicher Weise Anwendung finden.

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Claims (8)

1. IN-5942

   Patentansprüche

   1/ Hydrostatische Maschine mit einem in einem Gehäuse gelagerten Rotor sowie einem Leckölanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß das Lecköl vor seiner Ableitung zum Tank durch bestimmte Gehäuseteile (2) geleitet wird.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1,^dadurch;gekennzeichnet, daß sie eine Flügelzellenpumpe bzw. ein Flügelzellenmotor oder aber eine andere Kammerpumpe bzw. ein -motor ist. . ■-■ ■■··■
3. 3. Hydrostatische Maschine nach Art einer Flügelzellenpumpe mit Leckölanschluß, insbesondere nach Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet, daß das Lecköl vor seiner Rückführung zu einem Tank (12) durch einen Gehäusemittelteil (2) zum Zwecke der Erwärmung desselben geleitet wird. /
4. 4. . Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einem Rotor (1), der in einem Gehäuse (18) drehbar gelagert ist, welches aus einem Deckel (23), einem Mittelteil (2) und einem Flanschteil (25) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal ( 7 ) im Deckel (23) einen Lecköl enthaltenden Raum mit einem Ringkanal (8) im Gehäusemittelteil (2) verbindet, von wo aus das Lecköl über einen weiteren Kanal (10) im Flanschteil zum Tank (12) zurückgeführt wird.
5. 5. Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusemittelteil (2 ) Bohrungen (9) ausgebildet sind, die einen an

   einer Stirnfläche des Gehäusemittelteils (2) vorgesehenen Ringkanal mit einem an der anderen Stirnfläche des Gehäusemittelteils (2) angeordneten Ringkanal (8a) verbinden.
6. 6. Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (10) im Flanschteil (25) mit seinem Einlaßende mit dem Ringkanal (8a) in Verbindung steht.
7. 7. Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ringkanal (8) und Ringkanal (8a) zu den jeweiligen Planflächen des Mittelgehäuseteils (2 ) hin offen sind.
8. 8. Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubring (16) gemäß Patentanmeldung P 32 47 885.2 gelagert ist.