DE415432C

DE415432C - Pump or prime mover

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Publication number: DE415432C
Application number: DEM77407D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-04-29
Publication date: 1925-06-19
Also published as: GB179156A; FR553830A

Description

Pumpe oder Antriebsmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe oder Antriebsmaschine mit in der Achsenrichtung hin und her gehenden und gleichmäßig um eine drehbare Taumelscheibe verteilten Kolben und Steuerschiehern.Pump or prime mover. The invention relates to a pump or driving machine with reciprocating and evenly moving in the axial direction Pistons and control valves distributed around a rotatable swash plate.

Das Neue besteht darin, daß durch Bemessung der von den Schiebern gesteuerten Ein- und Auslaßkanäle für die Zylinder ein vollkommener Ausgleich zwischen den auf Kolben und Taumelscheibe einerseits und auf die Steuerschieber andererseits ausgeübten Drehmomenten und Kräften herbeigeführt wird.The novelty is that by dimensioning of the sliders controlled inlet and outlet channels for the cylinders a perfect balance between on the piston and swash plate on the one hand and on the control slide on the other hand exerted torques and forces is brought about.

In der Zeichnung ist in den Abb. i bis 5 ein Ausführungsbeispiel einer an ihren beiden Enden symmetrisch ausgeführten Flüssigkeitsantriebsmaschine oder -pumpe mit vier Zylindern veranschaulicht.In the drawing, in Figs. I to 5, an embodiment is a at both ends symmetrically designed fluid propulsion machine or pump illustrated with four cylinders.

Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch die vollständige Maschine flach i-i der Abb. 2. Abb.2 und 3 zeigen Querschnitte nach Linie 2-2 und 3-3 der Abb. i.Fig. I shows a longitudinal section through the complete machine flat i-i of Fig. 2. Figs. 2 and 3 show cross-sections along line 2-2 and 3-3 of Fig. i.

Abb. 4. zeigt schematisch die Kraftwirkung bei einer Anordnung nach der Erfindung.Fig. 4. shows schematically the force effect in an arrangement according to the invention.

Abb. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführung des drehbaren Steuerorgans, während Abb.6 eine weitere Maschinenausführung für eine Verbrennungskraftmaschine zeigt. Die Taumelscheibe i (Abb. i) ist auf der Arbeitswelle 2 durch Keile 3 befestizt. Die Arbeitszylinder d. liegen mit ihren Achsen parallel zur Achse der Welle 2. Die Kolben 5 können eine dem benutzten Triebmittel angepaßte Ausführung besitzen. Ihre beiden Enden sind starr verbunden durch eine Brücke 6, welche Ansätze 7 besitzt, durch welche Führungsstangen 8 hindurchtreten, um eine Bewegung der Kolben parallel zu ihren Achsen zu gestatten und eine Drehung zu verhindern.Fig. 5 shows a modified version of the rotatable control member, while Fig.6 shows another machine design for an internal combustion engine shows. The swash plate i (Fig. I) is fastened to the working shaft 2 by means of wedges 3. The working cylinder d. lie with their axes parallel to the axis of the shaft 2. The Pistons 5 can have a design adapted to the drive means used. Her both ends are rigidly connected by a bridge 6, which has lugs 7, through which guide rods 8 pass to a movement of the piston in parallel to allow their axes and prevent rotation.

Um von der Taumelscheibe i eine Bewegung auf die Kolben 5 bzw. bei Verwendung als Antriebsmaschine umgekehrt zu übertragen, sind Gleitstücke g und in an jeder Seite der Scheibe i angebracht, deren Flächen mit den Flächen ii und 12 der Scheibe i unter geeigneter Schmierung zusammenarbeiten. Die Scheibe ist in Abb.2 nur punktiert angegeben, um die Gleitstücke io in der Draufsicht zu zeigen. Die Flächen i i und 12 können ebenso wie die Flächen 9 und io der Gleitstücke eben gehalten werden, oder sie können eine geringere Kegelform besitzen.In order to move from the swash plate i to the pistons 5 or at To transfer use as a prime mover vice versa, sliders g and in attached to each side of the disk i, the surfaces of which correspond to the surfaces ii and 12 of the disk i work together with suitable lubrication. The disc is in Fig. 2 only indicated with dotted lines to show the sliding pieces io in plan view. The surfaces i i and 12, like the surfaces 9 and io of the sliders, can be flat be held, or they can have a smaller cone shape.

Die Steuerschieher 2o und 21 der Maschine (Abb. i und 3) besitzen zylindrische Form und sind auf der Welle 2 befestigt. Die Einlaßöffnungen 22 und 23 der Zylinder an jeder Maschine stellen bei bestimmten Zeiten bei der Umdrehung der Verbindung mit den Durchlässen 2d. und 25 oder den Kanälen 26 und 27 der Steuerschieber :2o und 21 her. Die Durchlässe 2..1 und 25 können beispielsweise als Einlaßöffnungen dienen, während die Kanäle 26 und 27 die Auslaßöffnungen der Maschine bilden. Die Welle 2 ist mit Druckringen 28 und 29 versehen, welche mit Drucklagern 30 und 3 i zusammenarbeiten. Damit die Drucke auf die Lager 30 und 3 i den Kraftausgleich gegenüber der Taumelscheibe nicht stören, sind diese Lager zweckmäßig als Kugelabschnitte ausgebildet, deren Mittelpunkt in der Mitte o der Taumelscheibe liegt. Die Steuerschieber 2o und 21 dienen als Lager für die Taumelscheibe.The control slide 2o and 21 of the machine (Fig. I and 3) have a cylindrical shape and are attached to the shaft 2. The inlet ports 22 and 23 of the cylinders on each engine communicate with the passages 2d at certain times in the revolution. and 25 or the channels 26 and 27 of the control slide: 2o and 21 ago. The passages 2..1 and 25 can serve as inlet openings, for example, while the channels 26 and 27 form the outlet openings of the machine. The shaft 2 is provided with pressure rings 28 and 29 which work together with pressure bearings 30 and 3 i. So that the pressures on the bearings 30 and 3 i do not interfere with the force equalization with respect to the swash plate, these bearings are expediently designed as spherical sections, the center of which is in the center o of the swash plate. The control slide 2o and 21 serve as bearings for the swash plate.

Wenn besondere Zapfenlager gebraucht «-erden sollten, sind sie zweckmäßig so einzurichten, daß sie die Drehung der Taumelscheibe in 1 eliebiger Ebene oder Richtung um den Mittelpunkt gestatten.If special journal bearings are needed, they are useful set up in such a way that they prevent the swashplate from rotating in any plane or Allow direction around center.

Die Schrnierung der Vorrichtung wird mittels eines gelenkigen Kissens 32 bewirkt, welches im unteren Teil des die Taurnelscheibe aufnehmenden Gehäuses liegt und auf einer Spindel 34. angebracht ist, die entweder in Öl eintaucht oder in bekannter Weise Spritzöl zugeführt erhält. Das Schmierkissen 32 besitzt eine Fläche, welche an der Umfläche ja der Taumelscheibe i anliegt und auf letztere einen nach aufwärts gerichteten Druck ausübt, der mittels eines Exzenters 35 auf der Spindel 34 durch eine nicht dargestellte Schraubenfeder ausgeübt wird. Das Schmierkissen 32 kann sich in der Längsrichtung auf seiner Spindel hin und her bewegen, da es durch den Ansatz 37 mit dem benachbarten Zylinderzug 6 verbunden ist, wobei seine Arbeitsfläche in richtiger Lage zu der Umfläche ia der Taumelscheibe i während der Drehung der letzteren gehalten wird. Ein durch die Arbeitsfläche des Kissen 32 gebohrtes Loch stellt die Verl;indung mit einer Längsbohrung 38 der Spindel 31. her, welche das Öl durch Ouer@-ohrungen 39, .4o in dem Gehäuse des Getriebes zugeführt erhält, während Schmierdüsen 41 die Tautnelscheibe und Gleitstücke sowie die Steuerschieber 20, 21 sowie die anderen Getriebeteile mit Ü1 verseben.The fastening of the device is made by means of an articulated cushion 32 causes which in the lower part of the housing receiving the swashplate and is mounted on a spindle 34, which is either immersed in oil or receives spray oil supplied in a known manner. The lubricating pad 32 has a Area which rests against the swash plate i on the surrounding area and one on the latter exerts upward pressure by means of a Eccentric 35 is exerted on the spindle 34 by a helical spring, not shown. The lubrication pad 32 can move back and forth in the longitudinal direction on its spindle move, as it is connected to the adjacent cylinder train 6 by the extension 37 is, with its working surface in the correct position to the surrounding surface ia of the swash plate i is held during the rotation of the latter. A through the work surface of the Cushion 32 drilled hole provides the connection with a longitudinal bore 38 of the spindle 31. Her which the oil through Ouer @ -ohrungen 39, .4o in the housing of the transmission receives fed while lubricating nozzles 41 the swashplate and sliders as well the control slide 20, 21 and the other gear parts with Ü1.

Bei dieser Bauart wird der Druck des Arbeitsmittels auf die drehbaren Teile des Getrie':es ausgeglichen, wie aus der schematischen Darstellung nach Abb..I Hervorgeht, «-elche einen Schnitt in derselben Ebene wie Al-b. i veranschaulicht. Ein ähnlicher Kraftausgleich findet auch in einer achsialen Ebene statt, welche rechtwinklig zu dieser Ebene steht.With this type of construction, the pressure of the working medium is applied to the rotatable Parts of the gearbox: it is balanced, as shown in the schematic representation according to Fig..I Come forth, «- what a section in the same plane as Al-b. i illustrated. A similar force balance also takes place in an axial plane, which is perpendicular to this plane.

Die beiden Kolben 5a und 5c (Abb.4) befinden sich im Druckhub, während die anderen beiden Kol`-en Sb und 5d ihren Saughub vollführen. In den Zylindern 4a und .4c befindet sich das Arbeitsmittel unter Druck, während es in den Zylindern 1.11 und ad ungefähr auf Atmosphärendruck steht.The two pistons 5a and 5c (Fig.4) are in the pressure stroke while the other two pistons Sb and 5d complete their suction stroke. In the cylinders 4a and 4c, the working fluid is under pressure while it is in the cylinders 1.11 and ad is approximately at atmospheric pressure.

Die Kolben 5a und 5c üben daher durch die mit ihnen verbundenen Gleitstücke (in Abb. @. nicht angegeben) Kraftwirkungen auf die Schlingerscheibe aus, wie sie durch die Pfeile A und C veranschaulicht sind. Diese Kraftwirkungen sind bestrebt, eine Drehung der umlaufenden Teile, welche aus der Taumelscheibe i. der Welle 2 und den Steuerscheiben 2o. 21 Nestehen, in der Uhrzeigerrichtung herbeizuführen.The pistons 5a and 5c therefore exercise through the sliders connected to them (not specified in Fig. @.) Force effects on the rolling disc from how they illustrated by arrows A and C. These forces strive to a rotation of the revolving parts resulting from the swash plate i. of wave 2 and the control disks 2o. 21 Watching clockwise to bring about.

Gleichzeitig wirken Arbeitsmitteldrucke in Richtung der Pfeile A1 und Cl auf die Steuerschiel-er 2o und 21, und zwar auf die Teile ihrer Oberfliichen, welche durch Öffnungen 22 und 23 dein Arbeitsmitteldruck ausgesetzt sind. Diese letzteren Kräfte sind bestrebt, die umlaufenden Teile entgegen der Uhrzeigerrichtung in Drehung zu setzen. Nun ist die Fläche der Durchlaßöffnungen in Bezug zur Querschnittsfläche der Zylinder und (lcr Abstand der wirkenden Kräfte A, C, A' und Cl von der -Mitte o der Taumelscheibe aus so bemessen, daß das Drehmoment der Flüssigkeitsdrucke .11 und Cl gleich dem entgegengesetzten Drehmoment der Kräfte A und C ist. Das Drehmoment der Drucke _11 und Cl ist derart bemessen, daß ein geringer Druck auf die Sitze der Steuerschieber 2o und 21 in der Nähe der Durchlässe 22 und 23 ausgeübt wird, wodurch die Dichtung an den Durchlässen gesichert wird. Die Flächen, auf- welche der Arbeitsmitteldruck wirkt, sind in achsialer Richtung durch Ringe 2o11 (Abb. i bis 5) begrenzt, und ihre Auselehnung auf dem Umfange wird bestimmt durch den Druck, welcher die Dichtung bewirkt. Anstatt fest mit der Welle verbunden zu sein, können die Steuerscheiben auch drehbar in bezug auf die Welle angeordnet werden (Abb. 5 und 6). Bei dieser Ausführung ist auf der Welle 2 ein Zapfen -4 ausgebildet, welcher in dem Steuerschieber 2o bzw. in einer Buchse 2oa des Schiebers umläuft.At the same time, working medium pressures act in the direction of the arrows A1 and C1 on the control squinters 2o and 21, specifically on the parts of their surfaces which are exposed to the working medium pressure through openings 22 and 23. These latter forces strive to set the rotating parts in counter-clockwise rotation. Now the area of the passage openings in relation to the cross-sectional area of the cylinders and (lcr distance of the acting forces A, C, A ' and Cl from the center o of the swash plate is dimensioned so that the torque of the fluid pressures .11 and Cl is equal to the opposite The torque of the forces A and C. The torque of the pressures _11 and Cl is such that a slight pressure is exerted on the seats of the spool valves 2o and 21 in the vicinity of the passages 22 and 23, whereby the seal is secured at the passages The surfaces on which the working medium pressure acts are delimited in the axial direction by rings 2011 (Fig. 1 to 5), and their expansion over the circumference is determined by the pressure that creates the seal, instead of being firmly connected to the shaft To be, the control disks can also be arranged rotatably with respect to the shaft (Fig. 5 and 6) In this embodiment, a pin 4 is formed on the shaft 2, which in the control slide Circulates over 2o or in a socket 2oa of the slide.

Um den Steuerschieber in Drehung zu setzen, besitzt die Welle 2 ein Zahnrad .L6, welches durch eine Zahnradübersetzung mit den Rädern :4j und .t8, die auf festen Spindeln 1.9 und 5o umlaufen, das Zahnrad 5 i dreht, welches auf einem Ansatz des Steuerschiebers befestigt ist. Um die Kräfte auszugleichen, welche auf die Taumelscheibe durch die Räder .I6 und 51 ausgeübt werden, können die Räder .47 und .48 doppelt angebracht werden.In order to set the control slide in rotation, the shaft 2 has a Gear .L6, which by means of a gear ratio with the gears: 4j and .t8, the rotate on fixed spindles 1.9 and 5o, the gear 5 i rotates, which on a Approach of the control spool is attached. To balance the forces that are on the swash plate can be exerted by the wheels .I6 and 51, the wheels .47 and .48 can be attached twice.

Es ist hieraus zu erkennen, daß mittels der 1 eschriebenen Übertragungsvorrichtung der Steuerschieber 20 in entgegengesetzter Richtung zur Welle 2 mit verminderter Geschwindigkeit angetrieben wird. Die Zahl der Zähne bei den Zahnrädern ist so bestimmt, daß zwischen der Geschwindigkeit des Steuerschiebers und der Welle ein geeignetes Ver-. hältnis 1-esteht entsprechend der Hubzahl der Antriebsmaschine oder Pumpe. In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, den Steuerschieber mit mehreren Auslässen zu versehen, anstatt der Anordnung von nur einer einzigen Drucköffnung und einem Kanal zur Verbindung mit der Atmosphäre (Abb. i bis 3). In Abb. 5 und 6 sind Steuerschieber veranschaulicht, welche zwei symmetrisch angebrachte Druckkanäle (volle Linien) und zwei Saugöffnungen (punktierte Linien) besitzen.It can be seen from this that by means of the transmission device described in FIG the control slide 20 in the opposite direction to the shaft 2 with reduced Speed is driven. The number of teeth on the gears is determined so that between the speed of the control slide and the shaft a suitable Ver. ratio 1-est corresponds to the number of strokes of the drive machine or pump. In certain cases it is advantageous to use the control slide with several outlets to provide, instead of the arrangement of just a single pressure port and one Channel for connection with the atmosphere (Fig. I to 3). In Fig. 5 and 6 there are control spools illustrates which two symmetrically attached pressure channels (full lines) and have two suction ports (dotted lines).

Wenn der Steuerschieber schnell in der gleichen Richtung wie die Welle umlaufen soll, kann die Anordnung durch die Einschaltung eines dritten Zahnrades abgeändert werden, durch welches das Rad 1.7 von dem Rad 1.6 angetrieben wird, anstatt in letzteres unmittelbar einzugreifen.When the spool moves quickly in the same direction as the shaft is to rotate, the arrangement can be achieved by engaging a third gear be modified by which the wheel 1.7 is driven by the wheel 1.6 instead to intervene directly in the latter.

Der Ausgleich der Drucke findet bei der Bauart nach Abb.5 und 6 in genau der gleichen Weise, wie schon in Bezug auf Abl,.4 beschrieben, statt mit dem Unterschied. daß eine Druckwirkung des Arbeitsmittels auf einen Zvlinderdurchlaß auf die Welle durch die Lagerbuchse 20a und die Schmierschicht zwischen derselben und dem Zapfen :2 übertragen wird. Abb. 6, welche einen Querschnitt nach Art der Abb. 3 darstellt, zeigt eine Bauart für einen Steuerschieber und einen Steuerschieberantrieb nach Abb.5, wie solcher für eine Viertaktverbrennungskraftmaschine geeignet ist. Nach dieser Bauart besitzt die Maschine an jedem Ende fünf Zylinder, welche mit KI, K2, K3, K4 und K5 bezeichnet sind und je eine Öffnung 22 besitzen, die nach der Kammer des mittleren Steuerschiebers 2o führt, der in der Kammer umläuft und Durchlässe sowie eine Lagerbuchse besitzt, wie sie im Längsschnitt nach Abb. 5 erkennbar sind. Gemäß der Viertaktwirkung erhalten die Zylinder die explosive Mischung in der Reihe KI, K3, K5, K2, K4, K1 usw., wobei die Richtung des Umlaufes der Taumelscheibe der Richtung des Pfeiles am Kopf der Abb. 6 entspricht. Der Steuerschieber 2o, welcher im entgegengesetzten Sinne zur Taumelscheibe umläuft (vgl. Pfeil S), und zwar mit % der Geschwindigkeit der Taumelscheibe, führt die Arbeitsmischung durch den Einlaß 45b in den Zylinder K1; wenn die Schlingerscheibe 2/5 Umdrehung zurückgelegt hat und der Zylinder K 3 in die Stellung gelangt, um Mischung zu empfangen, bewegt sich der Einlaß 45c aus der in volle Linien gezeichneten Lage in die punktiert gezeichnete und gestattet auf diese Weise den Einlaß. Eine ähnliche Wirkung findet bei allen anderen Zylindern in der gleichen stufenweisen Reihenfolge statt.The equalization of the pressures takes place in the design according to Figures 5 and 6 in in exactly the same way as already described in relation to Oj .4, instead of the Difference. that a pressure effect of the working medium on a cylinder passage onto the shaft through the bearing bush 20a and the lubricating layer between the same and the Cones: 2 is transferred. Fig. 6 showing a cross section shows the type of Fig. 3, shows a design for a control slide and a Control slide drive according to Figure 5, such as for a four-stroke internal combustion engine suitable is. According to this design, the machine has five cylinders at each end, which are designated with KI, K2, K3, K4 and K5 and each have an opening 22, which leads to the chamber of the middle control slide 2o, which rotates in the chamber and passages as well as a bearing bush, as shown in the longitudinal section according to Fig. 5 are recognizable. According to the four-stroke effect, the cylinders receive the explosive Mix in the series KI, K3, K5, K2, K4, K1 etc., with the direction of the circulation the swash plate corresponds to the direction of the arrow on the head of Fig. 6. The control slide 2o, which rotates in the opposite direction to the swash plate (see arrow S), namely at% of the speed of the swash plate, the working mix leads through inlet 45b into cylinder K1; when the rolling disc 2/5 turn has traveled and the cylinder K 3 is in the position to receive mixture, the inlet 45c moves from the position shown in solid lines to the position shown in dotted lines signed and in this way allows entry. Finds a similar effect for all other cylinders in the same gradual order.

Damit der Ausgleich der Kräfte nicht .durch Beanspruchungen gestört wird, welche der Welle der Maschine von dem Riemen oder der Kupplung übertragen werden, mittels welcher der Antrieb stattfindet, kann dieser Antrieb nachgiebig ausgeführt werden. Zu diesem Zweck ist eine Glahamkupplung empfehlenswert, wie sie bei H in Abb. i angegeben ist. Diese Kupplung überträgt keine Kräfte, welche quer zur Achse verlaufen.So that the balance of forces is not disturbed by stresses which is transmitted to the shaft of the machine by the belt or the coupling by means of which the drive takes place, this drive can be flexible are executed. For this purpose a Glaham coupling like her is recommended is indicated at H in Fig. i. This coupling does not transmit any forces which transversely run to the axis.

Um die Flächen der Steuerschieber oder bei der Ausführung nach Abb. 5 und 6 die Lagerbuchsen von Kräften durch das Gewicht der drehbaren Teile frei zu halten, kann die Kraft der Schraubenfeder auf der Spindel 34 so eingestellt werden, daß die Feder durch das Kissen 32 einen nach aufwärts gerichteten Druck auf die Taumelscheibe ausübt, welcher gleich dem Gewicht der drehbaren Teile ist. Bei dieser Einstellung muß Rücksicht auf die Stärke des erforderlichen Druckes für das Schmiermittel genommen werden, um die Düsen 41 und die anderen Teile zu speisen, während die Fläche des Kissens 32 in Übereinstimmung hiermit bemessen werden muß.Around the surfaces of the control spool or in the version according to Fig. 5 and 6 free the bearing bushes from forces due to the weight of the rotating parts to hold, the force of the coil spring on the spindle 34 can be adjusted so that the spring by the cushion 32 an upward pressure on the Swash plate exerts, which is equal to the weight of the rotatable parts. At this The setting must take into account the strength of the pressure required for the lubricant taken to feed the nozzles 41 and the other parts while the area of the cushion 32 must be sized in accordance therewith.

Damit die Steuerschieber nicht als Lager benutzt zu werden brauchen, kann die erwähnte Kupplung auch starr ausgeführt und in Verbindung mit dem Kissen 32 benutzt «-erden, um das drehbare Getriebe zu stützen.So that the control spools do not have to be used as bearings, the coupling mentioned can also be made rigid and in connection with the cushion 32 uses -grounds to support the rotating gear.

Die Schmierung mittels des Kissens 32 kann auch durch andere Einrichtungen ersetzt werden. Beispielsweise kann eine Zahnradpumpe in bekannter Weise verwendet werden, um allen Düsen auf der Fläche der Taumelscheibe Öl zuzuführen. Dieses Öl wird durch Schleuderwirkung nach außen geführt und kann dem Kissen 32 die nötige Schmierung liefern, welches so gehalten wird, daß es einen Druck nach aufwärts liefert, um das Gewicht der drehbaren Teile auszugleichen.The lubrication by means of the cushion 32 can also be carried out by other means be replaced. For example, a gear pump can be used in a known manner to supply oil to all nozzles on the face of the swash plate. This oil is guided to the outside by a centrifugal effect and can give the cushion 32 the necessary Provide lubrication held to provide upward pressure to balance the weight of the rotating parts.

Claims

PAT'I? NT APPLICATION: i. Pump or prime mover with in the axial direction Pistons going back and forth and evenly distributed around a rotating swash plate and control slides, characterized in that by dimensioning of the slides controlled inlet and outlet openings for the cylinders a perfect balance between the piston and swash plate on the one hand and on the control slide on the other hand exerted torques and forces is brought about.

2. Pump or Drive machine according to Claim i, characterized in that the control slide at the same time serve as a bearing pin for the swash plate.

3. Pump or prime mover according to claim 1 and 2, characterized in that the one carrying the swash plate Shaft rotatable around the center of the swash plate in abutments of thrust bearings is spherically mounted.

4. Pump according to claim i, characterized in that on the A pressure pad serving for the oil supply is attached to the circumference of the swash plate, which exerts an upward pressure on the swash plate.

5. Pump according to claims i and 4, characterized in that the pressure pad is displaceable mounted on a transverse spindle and connected to a piston so that there is a performs a reciprocating motion as the swash plate revolves.