DE3512496A1 - Spherical piston for positive-displacement machines - Google Patents

Spherical piston for positive-displacement machines

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DE3512496A1
DE3512496A1 DE19853512496 DE3512496A DE3512496A1 DE 3512496 A1 DE3512496 A1 DE 3512496A1 DE 19853512496 DE19853512496 DE 19853512496 DE 3512496 A DE3512496 A DE 3512496A DE 3512496 A1 DE3512496 A1 DE 3512496A1
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Konrad Dipl.-Ing. DDR 7022 Leipzig Christ
Hans-Dieter DDR 7010 Leipzig Schulze
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections

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Abstract

The invention relates to a spherical piston for positive-displacement machines, especially for slow-running radial-piston machines in eccentric construction. The object of the invention is to provide a positive-displacement machine for high operating pressures with low wear and a good sealing effect which, utilising the advantages of the spherical piston, increases the service life and the efficiency of the machine. This object is achieved by there being arranged, between the cylinder bore and the surface of the spherical piston facing the cylinder chamber, a moulded sealing ring which is guided in the cylinder bore and whose geometric shape matches the shape of the space forming between the cylinder bore and the surface of the sphere, and by the moulded sealing ring being pressed onto the surface of the sphere via a resilient retaining device.

Description

Kufflelkolben für VerdrängungsmaschinenKufflel piston for displacement machines

Die Erfindung betrifft einen Kugelkolben für Verdrängungsmaschinen, insbesondere für hydrostatische, langsamlaufende Radialkolbenmaschinen in Exzenterbauart.The invention relates to a ball piston for positive displacement machines, especially for hydrostatic, slow-running radial piston machines in eccentric design.

Die Ausbildung des Arbeitskolbens als Kugelkolben bei hydrostatischen Verdrängungsmaschinen ist bekannt. Die Vorteile des Kugelkolbens bestehen darin, daß die radialen Abmessungen der Verdrängungsmaschinen relativ gering gehalten werden können und ein Verklemmen des Kugelkolbens in der Zylinderbohrung ausgeschlossen ist.The design of the working piston as a spherical piston for hydrostatic Displacement machines is known. The advantages of the spherical piston are: that the radial dimensions of the displacement machines are kept relatively small and jamming of the ball piston in the cylinder bore is excluded is.

Auf Grund des notwendigen Passungsspieles zwischen Kugelkolben und Zylinderbohrung und der Linienberührung zwischen beiden Bauteilen sind jedoch die Beckverluste relativ hoch.Due to the necessary clearance between the ball piston and However, the cylinder bore and the line contact between the two components are the Beck losses relatively high.

Der durch die Linienberührung bedingte Verschleiß führt zu weiteren Leckverlusten. Aus diesen Gründen sind im allgemeinen die Hydraulikmaschinen mit Kugelkolben für niedrige Arbeitsdrücke ausgelegt. Ist der Kugelkolben als lose Kugel realisiert, kann der Verschleiß in Grenzen gehalten werden, da Seitenkräfte nicht vorliegen und die Kugel sich beliebig verdrehen kann.The wear caused by the line contact leads to further wear Leakage losses. For these reasons, the hydraulic machines are generally with Ball piston designed for low working pressures. Is the ball piston as a loose ball realized, the wear can be kept within limits, since side forces are not are present and the ball can rotate as desired.

Bei ELydraulikmaschinen für höhere Arbeitsdrücke, deren Kugelkolben mit dem Pleuel starr verbunden sind, spielt der Verschleiß eine entscheidende Rolle, da bei dieser Ausführung Kraftkomponenten vom Pleuel auf die Führung, d. h. auf die Berührungslinie zwischen Kugelkolben und Zylinderbohrung, einwirken und außerdem der Verschleißbereich örtlich festliegt.With E-hydraulic machines for higher working pressures, their ball pistons are rigidly connected to the connecting rod, wear plays a decisive role, because in this version force components from the connecting rod to the guide, d. H. on the line of contact between the ball piston and the cylinder bore, act and also the wear area is fixed locally.

Es sind bereits Kugelkolben mit starr verbundenen Pleuel bei Axialkolbenmaschinen bekannt, die durch Verwendung eines eingelegten sphärischen expandierenden Kolbenringes die Abdichtung und das Verschleißverhalten verbessern.There are already spherical pistons with rigidly connected connecting rods in axial piston machines known by using an inserted spherical expanding piston ring improve sealing and wear behavior.

Kugelkolben mit Kolbenringen sind jedoch für Radialkolbenmaschinen in Exzenterbauart auf Grund der großen Auslenkung des Pleuels nicht geeignet.However, spherical pistons with piston rings are for radial piston machines eccentric design not suitable due to the large deflection of the connecting rod.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit dem Pleuel starr verbundenen Kugelkolben insbesondere für hydrostatische, langsamlaufende Radialkolbenmaschinen in Exzenterbauart so zu gestalten, daß unter Beibehaltung bzw.The invention has for its object to be rigid with the connecting rod connected spherical pistons, especially for hydrostatic, low-speed radial piston machines in an eccentric design so that while maintaining or

Verbesserung der Vorteile hinsichtlich des technischen Aufwandes und kleiner Bauabmessung die Bebensdauer und der Wirkungsgrad der Maschine erhöht wird, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.Improvement of the advantages in terms of the technical effort and small construction dimensions the service life and the efficiency of the machine is increased, According to the invention, this object is achieved by the features listed in the claims solved.

Die Erfindung ist nachstehend an einem i&usführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt der Kugelkolbenbaugruppe mit Dichtformring.The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment explained. The drawing shows a section of the spherical piston assembly with the sealing ring.

Der mit dem Pleuel 1 starr verbundene Kugelkolben 2 wird in einer Zylinderbohrung 3 geführt, Zur Verringerung der Baumaße ist der Kugelkolben 2 stirnseitig mit einer Abflachung 4 versehen. Im Zentrum der Abflachung 4 befindet sich eine konische Aussparung 5, deren lichte Weite durch die Auslenkung des Pleuels 1 bestimmt wird. Über die Aussparung 5 und eine Bohrung 6 erfolgt die Fluid zuführung zum nicht dargestellten Gleitschuh. In der Aussparung 5 ist ein Zugt'nker 7 angeordnet, der durch einen -in Cr Kugelkelbenmitte festaltzenden Bolzen 5 achwenkbar gelagert ist. Der @@@anker 7 nimmt einen mit einer Halteschraube 9 befcstigten Nielerhalter 10 auf, der mittels einer Druckfeder 11 auf einem auf dem Kugelkolben 2 aufgesetzten und in der Zylinderbohrung 3 gleitenden Dichtformring 12 aufsitzt und durch die Druckwirkung des Fluids und die Kraft der Druckfeder 11 den Dichtformring 12 gegen d ie die Kugelkolbenoberfläche und die Zylinderwandung abdichtet. Die Fluidzu- und -abführung im Zylinderraum 13, der durch den ZVlinderdeckel 14 druckdicht verschlossen ist, erfolgt über den Kanal 15.The ball piston 2 rigidly connected to the connecting rod 1 is in a Cylinder bore 3 guided, to reduce the structural dimensions, the spherical piston 2 is at the front provided with a flat 4. In the center of the flat 4 there is one conical recess 5, the clearance of which is determined by the deflection of the connecting rod 1 will. The fluid is supplied to the not via the recess 5 and a bore 6 illustrated sliding shoe. In the recess 5, a pulling arm 7 is arranged, which is mounted achwenkbar by a -in Cr Kugelkelbenmitte fixzenden bolt 5. The @@@ anchor 7 takes a holder attached with a retaining screw 9 10 on, which is placed on the ball piston 2 by means of a compression spring 11 and in the cylinder bore 3 sliding sealing ring 12 is seated and through the The pressure effect of the fluid and the force of the compression spring 11 counteract the molded sealing ring 12 which seals the spherical piston surface and the cylinder wall. The fluid supply and -Discharge in the cylinder space 13, which is closed pressure-tight by the ZVlinderdeckel 14 is done via channel 15.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt: Liegt im Zylinderraum 13 der Arbeitsdruck an, wird der in der Zylinderbohrung 3 geführte Dichtformring 12 gegen die Oberfläche des ILugelkolbens 2 dichtend angedrückt. Dabei wirkt der Dichtformring 12 auf Grund der vorliegenden Kraftverhaltnisse gleichzeitig zentrierend auf den Kugelkolben 2, so daß der Verschleiß zwischen Kugelkolben 2 und Z»linderbohrung 3 vermindert wird. Durch die sich ergebende Bewegungsrichtung des Dichtformringes 12 zu den Kontaktflächen des Kugelkolbens 2 und der Zylinderbohrung 3 ergibt sich eine funktionssichere Abdichtung, Im drucklosen Zustand bzw, bei Unterdruck im Zylinderraum 13 wird der Dichtformring 12 durch den unter dem Druck der Peder 11 stehenden Niederhalter 10 stabil in Anlage gehalten, Die Auslenkung des Pleuels 1 und damit die Schwenkbewiegung des Kugelkolbens 2 wird über den im Bolzen 8 schwenkbar gelagerten Zuganker 7 und dem daran befestigten Niederhalter 10 ausgeglichen, Für besondere Anwendungsfälle, z, B, wenn die Hubbewegung des Kugelkolbens relativ gering ist, wie das bei Verdrängungsmaschinen mit Nulihub der Fall ist, kann es vorteilhaft sein, anstelle der Haltevorrichtung in den Zylinderraum 13 eine Druckfeder anzuordnen, die sich einmal direkt gegen den Dichtformring 12 und zum anderen gegen den Zylinderdeckel 14 abstützt.The mode of operation of this arrangement is as follows: Located in the cylinder space 13 the working pressure increases, the molded sealing ring guided in the cylinder bore 3 becomes 12 pressed against the surface of the ball piston 2 in a sealing manner. The Sealing ring 12 centering at the same time due to the force relationships present on the ball piston 2, so that the wear between the ball piston 2 and cylinder bore 3 is decreased. Due to the resulting direction of movement of the molded sealing ring 12 to the contact surfaces of the spherical piston 2 and the cylinder bore 3 results a functionally reliable seal, when depressurized or when there is negative pressure in the cylinder chamber 13, the sealing ring 12 becomes through the hold-down device which is under the pressure of the pedal 11 10 held in a stable position, the deflection of the connecting rod 1 and thus the pivoting movement of the spherical piston 2 is via the tie rod 7 and pivoted in the bolt 8 compensated for the hold-down device 10 attached to it, for special applications, z, B, when the stroke movement of the ball piston is relatively small, as is the case with positive displacement machines is the case with zero stroke, it can be advantageous instead of the holding device to arrange a compression spring in the cylinder chamber 13, which is once directly against the sealing ring 12 and on the other hand against the cylinder cover 14 is supported.

Claims (4)

Patentanspriiche 41. Kugelkolben für Verdrängungsmaschinen, insbesondere für hydrostatische, langsamlaufende Radialkolbenmaschinen in Eszenterbauart, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h daß zwischen der Zylinderbohrung (3) und der dem Zylinderraum (13) zugewandten Kugeloberfläche des Kugelkolbens (2) ein Dichtformring (12) angeordnet ist, der in der Zylinderbohrung (3) geführt ist und in seiner geometrischen Form vorzugsweise die Gestalt des sich bildenden Raumes zwischen Zylinderbohrung (3) und Kugeloberfläche aufweist, und daß der Dichtformring (12) über eine federnde Haltevorrichtung auf die Kugeloberfläche gedrückt wird.Patent claims 41. Ball pistons for positive displacement machines, in particular for hydrostatic, slow-running radial piston machines in Eszenter design, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h that between the cylinder bore (3) and the the spherical surface of the spherical piston (2) facing the cylinder space (13) is a sealing ring (12) is arranged, which is guided in the cylinder bore (3) and in its geometric Shape preferably the shape of the space that is formed between the cylinder bore (3) and spherical surface, and that the sealing ring (12) has a resilient Holding device is pressed onto the spherical surface. 2. Kugelkolben nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h , daß der Dichttoraring (12) von einem, von der Schwenkbewegung des Kugelkolbens (2) unabhängigen, unter Vorspannung stehenden Niederhalter (10) auf die EugeloberZ fläche gedrückt wird.2. Ball piston according to claim 1, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h that the sealing gate ring (12) from one, from the pivoting movement of the ball piston (2) independent, pre-tensioned hold-down device (10) on the EugeloberZ surface is pressed. 3. Kugelkolben nach Anspruch 1 und 2, g e k e n nz e i c h n e t d a d u r c h , daß im Zentrum einer Abflachung (4) des Kugelkolbens (2) eine vorzugsweise konische Aussparung (5) eingearbeitet ist, in der mittels eines in der Kugelkolbenmitte festsitzenden Bolzens (8) ein Zuganker (7) schwenkbar gelagert ist und der unter der Spannung einer Druckfeder (11) stehende Niederhalter (10) durch eine Halteschraube (9) mit dem Zuganker (7) verbunden ist.3. Ball piston according to claim 1 and 2, g e k e n nz e i c h n e t d a d u r c h that in the center of a flat (4) of the spherical piston (2) one preferably conical recess (5) is incorporated, in which by means of a in the center of the spherical piston fixed bolt (8) a tie rod (7) is pivotally mounted and the under the tension of a compression spring (11) holding the hold-down device (10) by means of a retaining screw (9) is connected to the tie rod (7). 4. Kugelkolben nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h , daß als federnde Haltevorrichtung im Zylinderraum (13), zwischen dem Dichtformring (12) und dem Zylinderdeckel (14), eine Druckfeder angeordnet ist.4. Ball piston according to claim 1, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h that as a resilient holding device in the cylinder space (13), between the molded sealing ring (12) and the cylinder cover (14), a compression spring is arranged.
DE19853512496 1984-04-05 1985-04-06 Spherical piston for positive-displacement machines Ceased DE3512496A1 (en)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2752214A (en) * 1953-04-16 1956-06-26 Oilgear Co Piston and connecting rod assembly
DE1528495A1 (en) * 1965-02-11 1970-07-02 Nat Res Dev Auxiliary piston for a hydrostatic ball piston machine
DE3140921A1 (en) * 1980-10-28 1982-06-09 Poclain Hydraulics S.A., 60410 Verberie, Oise PISTON AND SLIDE SHOE COMPREHENSIVE ARRANGEMENT FOR HYDRAULIC WORKING EQUIPMENT

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