-
Flüssigkeitspumpe und Motor, besonders für Kraftübertragung Die Erfindung
betrifft Flüssigkeitspumpen oder -motoren, welche insbesondere für Kraftübertragungen
bestimmt sind und bei denen man öl als Arbeitsflüssigkeit zu verwenden beabsichtigt.
Bei diesen Maschinen bildet .ein umlaufender Block oder Rotor in sich eine Mehrzahl
von Zylindern, die an jedem Ende offen sind und zu der Drehachse parallel verlaufen.
In diesen Zylindern arbeiten Kolben, und zwar einer an jedem Ende jedes Zylinders.
Die Kolben haben kugelförmige Köpfe, welche in Druckbettungen eingreifen, die auf
stillstehenden Leitplatten laufen, von denen je eine an jedem Ende des Rotors angeordnet
ist. Die Betturigen werden mit den Leitplatten durch sich ausdehnende Schraubenfedern
in Berührung gehalten, die sich in den Zylindern zwischen den Kolben befinden.
-
Bei derartigen doppelseitigen Maschinen sind die mittleren Teile der
Zylinder mit öffnungen versehen, welche mit einem Flüssigkeitsverteiler oder einem
Umsteuerventil in bekannter Weise zusammenarbeiten. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen
sind dabei so geformt, daß jeder Zylinder in richtiger Aufeinanderfolge mit den
Einlaß- und Auslaßrohren in Verbindung gebracht wird. Die Leitplatten können dauernd
fest sein. Eine oder alle können aber auch so eingerichtet sein, daß sie in ihrer
Winkelstellung zu verändern sind, damit eine Änderung der Flüssigkeitsmenge oder
eine Umsteuerung des Flüssigkeitsstromes erfolgt. Der Erfindungsgegenstand besteht
in einer billigen Maschine von kleinen Abmessungen, welche auch bei hohen Geschwindigkeiten
und hohen Drücken in zufriedenstellender Weise arbeitet.
-
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Maschine.
-
Abb. i und z stellen Quer- und Axialschnitte einer gemäß der Erfindung
gebauten Pumpe veränderlicher Leistung dar. Die Hauptteile bestehen aus einem Stator
A, welcher den Rotor B trägt und mit Seitenteilen C versehen ist, die ihrerseits
die Leitplatten D. tragen und zusammen mit dem StatorA ein vollständiges äußeres
Gehäuse bilden. Die festen Teile sind miteinander durch Bolzen E verbunden. Um diese
Abbildungen klarer zu machen, sind die Kolben, die Federn und die Druckbettungen
fortgelassen.
-
Die Abb.3 und q. zeigen andere Ansichten einer Leitplatte. In Abb.3
sind die Druckbettungen F eingezeichnet. Die allgemeine Arbeitsweise der Maschine
und das Arbeiten der Teile sind für alle Personen, welche diese Art von Maschinen
kennen, mit Hilfe der Zeichnungen gut verständlich, ohne daß es einer Beschreibung
bedarf.
-
Bevor eine Erklärung der Anwendung der Erfindung auf die Pumpe erfolgt,
sei die Aufmerksamkeit zunächst auf gewisse Eigenschaften und Merkmale der Zeichnungen
gelenkt (nicht Eigenschaften und Merkmale der Erfindungen), die beachtet werden
müssen,
wenn die Vorteile der Erfindung erreicht werden sollen.
-
In erster Linie darf das Öl, welches von den arbeitenden Teilen in
das Gehäuse tropft, dort nicht verbleiben, da das Schütteln und Schäumen desselben,
welches die Folge davon wäre, nachteilig ist. Das Gehäuse ist infolgedessen mit
einem Abfluß versehen, entweder bei ('r, so daß @es trocken gehalten wird, oder
an einer geeigneten höher gelegenen Stelle, so daß eine mäßige Spritzschmierung
eintritt.
-
Zweitens kann festgestellt werden, daß der größte Hub, der Kolben
klein ist. Dies ist notwendig, um die Kolbenbeschleunigung zu vermindern, damit
sie sich mit der gewünschten Umlaufsgeschwindigkeit verträgt und weil die Verminderung
des Hubes aus anderen; wichtigen Gründen vorteilhaft ist. Es wird hierdurch nämlich
möglich, verhältnismäßig kurze Federn zu verwenden und die größte Schräge der Führungsplatten
herabzusetzen, wodurch wiederum eine Vereinfachung der die Platten neigenden Einrichtung
eintritt.
-
An dritter Stelle ist zu sehen, daß die Durchlässe, durch die jeder
Zylinder mit dem Umsteuerventil in Verbindung steht, groß sind, ein Umstand, welcher
bei Pumpen, die mit hohen Geschwindigkeiten laufen sollen, vorteilhaft ist.
-
Die Erfindung betrifft besondere Teile von Pumpen und Motoren der
beschriebenen Art. Die Teile sind zwar in ihrer Arbeitsweise voneinander unabhängig,
dennoch aber als Glieder einer gemeinsamen Einrichtung miteinander verbunden, deren
hauptsächliches Merkmal ein einheitlicher Zusammenhang ist. Die in sich gegliederten
Teile der Erfindung werden .am besten getrennt beschrieben; es sei jedoch ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß die gesamten Vorteile der Erfindung nur dann erreicht werden,
wenn alle Teile Verwendung finden.
-
Der erste Teil der Erfindung betrifft die Mittel zur Schaffung einer
befriedigender laufenden Verbindung zwischen dem Rotor und dem Stator (wodurch das
Umsteuerventil gebildet wird). Die Verbindung muß genügend dicht sein, damit ein
übermäßiges Lecken vermieden wird, anderseits jedoch genügend lose, um eine freie
Drehung des Rotors zuzulassen. Es ist bekannt, daß das Ventil ein wenig kegelig
ausgestaltet und seine Dichtung durch eine Längsbewegung des Rotors eingestellt
werden kann. Bei hohen Arbeitsdrücken bringt diese Bauart jedoch einen beträchtlichen
Druck mit sich, der den Rotor von seinem kegeligen Sitz zu drängen sucht.
-
Gemäß der Erfindung weisen nun die Zylinder an den beiden Rotorenden
verschieden große Durchmesser .auf, so daß der Druck, der den Rotor von seinem kegeligen
Sitz zu drängen sucht, durch einen hydrostatischen Gegendruck ganz oder wenigstens
teilweise aufgehöben wird. Für gewöhnlich läßt man einen kleinen Rest einer nach
auswärts gerichteten Kraftkomponente bestehen, so daß die Stellung des Rotors und
damit das Lagerspiel. durch Einstellung eines kleinen und infolgedessen billigen
Kugeldrucklagerringes geregelt werden kann.
-
Bei der Ausführungsform nach den Abb. 2, 5 . und 6 (die beiden letzten
Abbildungen stellen Teilschnitte durch den Rotor dar) haben die Zylinder am größeren
Ende des Rotors einen größeren Durchmesser als diejenigen am kleineren Rotorende.
Eine zweckmäßige Anordnung des Einstelldrucklagers zeigt Abb-.2, in der der Kugeldrucklagerring
mit J bezeichnet ist. Das Lager wird durch die Schraube I( eingestellt und durch
die Mutter L gesichert.
-
Der zweite Teil der Erfindung, der in den Abb. 5 und 6 dargestellt
ist, betrifft die Ausbildung der Kolben, welche bei dieser Art von Maschinen einer
Querkraft ausgesetzt sind, welche von der Endbettung stammt und die Kolben zu kanten
sucht. Das so entstehende Moment hat man früher für gewöhnlich mit Hilfe der Zylinderwände
auszugleichen versucht. Eine solche Bauart hat jedoch zur Folge, daß die Kolben
länger als notwendig gemacht werden müssen, wodurch die Länge der ganzen Maschine
und damit auch ihre Herstellungskosten wachsen.
-
Gemäß der Erfindung werden die Kolben kurz gemacht. Ihre Länge ist
für gewöhnlich nicht größer als ihr Durchmesser. Das kantende Moment wird an anderen,
besoaders vorgesehenen Flächen ausgeglichen, und zwar an denen einer Teleskopverbindung,
welche die beiden Kolben miteinander verbindet. Die Teleskopverbindung kann verschiedenartig
gestaltet sein. Die Abb. 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele. Gemäß Abb.5 ist jeder
Kolben mit einer Stange versehen, welche in einem frei schwebenden RohrN gleitet.
Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 6 gleitet eine Stange P, welche an dem einen
Kolben ,ansitzt, in. einem Rohr Q, welches einen Teil des anderen Kolbens bildet.
-
Die die beiden Kolben miteinander verbindenden Teile sind, gleichgültig,
welche Gestalt sie haben, so ausgebildet, daß sie der Feder eine Stütze gegen Zentrifugalkräfte
bieten. Es ist notwendig, dafür zu sorgen, und zwar durch Schlitze, Rinnen oder
Löcher, daß die Flüssigkeit in den eingeschlossenen Hohlräumen, welche durch die
Verbindung gebildet werden, nicht dick werden kann. Der mittlere Teil des Rohres
N ist infolgedessen
mit Längsschlitzen und die Stange P in der
Nähe des Endes mit einer Rinne versehen. Die Kolben können vorteilhafterweise soweit
als möglich ausgehöhlt werden, um sie zu erleichtern und Nischen für die Federenden
zu schaffen.
-
Der dritte Teil der Erfindung besteht in einer verbesserten Schmierung
der Flächen zwischen den Bettungen und den Führungsplatten, wodurch die Bettungen
größere Kräfte aushalten und mit höheren Geschwindigkeiten umlaufen können. Die
Kraft, mit der eine Maschine bestimmter Abmessungen arbeiten kann, wird hierdurch
doppelt vergrößert.
-
Es ist bei Maschinen dieser Art bekannt, zum Zwecke des Ölzutritts
vom Zylinder zu der Kugelverbindung einen durch den Kolben führenden Kanal vorzusehen.
Ferner ist es bereits vorgeschlagen worden, diesen Kanal unmittelbar durch die Bettung
zu führen, entweder zum Zwecke einer einfachen Ölzuleitung oder um eine Verbindung
zwischen dem Zylinder und einem verhältnismäßig weiten Hohlraum zu schaffen, welcher
in der Fläche der Bettun 'g symmetrisch angeordnet ist. Hierdurch wird der
Druck in großem Maße durch hydrostatischen Gegendruck vermindert.
-
Gemäß der Erfindung wird jedoch der durch den Kolben zu der Kugelverbindung
führende Kanal (s. Abb.5 und 6) durch den Körper der Bettung zu einer Stelle der
Arbeitsfläche geleitet, welche zwischen der Mitte der Kugelhöhlung und der führenden
Kante der Bettung liegt, und zwar vorzugsweise zu einer Stellung etwas geringeren
radialen Abstandes (gemessen von der Pumpenachse), als ihn die Mitte der Kugelhöhlung
aufweist. Beim Austreten kann sich der Kanal ein wenig in radialer Richtung erweitern
und hier eine oberflächliche Hählung bilden. Diese Anordnungen sind in den Abb.
7 und 8 dargestellt, von denen die erstere eine Vorderansicht einer einzelnen Bettung
darstellt, während die letztere annähernd einen Umfangsschnitt durch die Mitte der
Kugelhöhlung und längs dem Ölkanal zeigt. Die Fläche der Bettung wird zweckmäßig
so verteilt, daß ihr größerer Teil (hinsichtlich der Drehrichtung) vor der Mitte
der Kugelhöhlung liegt.
-
Der Zweck dieser Anordnungen besteht darin, daß das Öl aus dem Zylinder
zu einer Stelle der Arbeitsfläche geführt wird, wo der hydrodynamische, durch die
Bewegung der Bettung hervorgerufene Druck sich einem Geringstwert nähert. An dieser
Stelle wird das Öl über die Fläche der Bettung in der für die Schmierung geeignetsten
Weise herüberließen. Die zu den besten Ergebnissen führenden Abmessungen hängen
von vielerlei ab und können nicht genau dargelegt werden.
-
Die Bettungen werden in ihren richtigen Stellungen zueinander . durch
einen Flansch an der Führungsplatte gehalten, der sie daran hindert, sich mehr als
ein wenig zu verdrehen. Der Flansch engt die Bettungen jedoch nicht vollständig
ein, da ein kleines Spiel (wie bei R) erforderlich ist, damit die Bettungen frei
umlaufen können, wenn die Führungsplatte geneigt wird.
-
Mittel zum Wechseln der Neigung der Führungsplatten sind in den Abb.
g und io dargestellt, von denen die erstere einen waagerechten Schnitt durch den
oberen Teil des Stators zeigt.
-
Die Steuerwelle S (Abb. i und z) dreht das Zahnrad T, welches
in Verbindungsstangen U eingreift, von denen jede am einen Ende mit einem kreisförmigen
Loch versehen ist. Die Führungsplatten sind mit Ohren V (Abb. z, 3, q. und g) ausgerüstet,
die durch zwei tiefe rechtwinklig zueinander verlaufende Schlitze eingeschnitten
sind. Ein Zapfen W von der dargestellten Form bildet die Verbindung zwischen jeder
Stange und ihrer Führungsplatte. Abb. i o zeigt eine andere Ansicht des Endes einer
Verbindungsstange mit ihrem Zapfen. Die Zähne sind vorzugsweise geschrägt, so daß
die Nullstellung der Steuerwelle durch Ver änderung der Stärke der UnterlagplattenX
(Abb. i und z), welche die a .xia *le Stellung Stellung des Rades bestimmen, verändert
werden kann.
-
Bei der Ausführung der Erfindung braucht man sich nicht auf die Verwendung
-dieser Einrichtung zu beschränken. Gewisse Umstände können es vorteilhaft erscheinen
lassen, eine andere der bekannten Einrichtungen zu benutzen, die dasselbe leisten.
Anderseits kann es vorteilhaft sein, eine Führungsplatte fest anzuordnen und die
Arbeit der Maschine lediglich durch Bewegung der zweiten Führungsplatte zu regeln.
Bei Maschinen, welche stets unter gleicher Leistung arbeiten sollen, wird natürlich
überhaupt keine Einrichtung dieser Art benötigt.