DE968539C

DE968539C - Axialkolbenpumpe oder -motor

Info

Publication number: DE968539C
Application number: DEG17919A
Authority: DE
Inventors: Georg Borowka; Karl Vetter
Original assignee: Gusswerk Paul Saalmann & Sohn
Current assignee: Gusswerk Paul Saalmann & Sohn
Priority date: 1955-09-04
Filing date: 1955-09-04
Publication date: 1958-02-27

Description

Axialkolbenpumpe oder -motor Es sind Axialkolbenpumpen oder -motoren mit sich drehender Zylindertrommel bekannt, bei denen die mit der Stirnfläche der Zylindertrommel zusammenwirkende Steuerfläche an einem besonderen Einsatzteil angeordnet ist. Dieser Einsatzteil ist axial verschieblich im Gehäuse der Pumpe oder des Motors geführt und auf der seiner Steuerfläche abgewandten Seite vom Druckmittel beaufschlagt, unter dessen Einwirkung der Einsatzteil gegen die Zylindertrommel gedrückt wird. Dies erfolgt zwecks Vermeidung eines größere Leckverluste verursachenden Spaltes zwischen der Steuerfläche des Einsatzteils und der Stirnfläche der Zylindertrommel. Bei den bekannten Axialkolbenmaschinen sind zwei Kreisflächen vorhanden, die sich diametral am Einsatzteil gegenüberliegen und von denen mit der Drehrichtung der Zylindertrommel oder der Förderrichtung des Druckmittels wechselnd jeweils nur eine Kreisfläche vom Hochdruck beaufschlagbar ist. Die Größe der Kreisflächen ist so bemessen, daß die unter Berücksichtigung des gegebenen Flüssigkeitsdruckes an ihnen erzeugte Axialkraft größer ist als die in entgegengesetzter Richtung steuerseitig am Einsatzteil wirkende und vom Flüssigkeitsdruck an der Steuerfläche und an den quer liegenden Flächen des Leitungsweges für die Hochdruckflüssigkeit im Einsatzteil herrührende Axialkraft. Bedingt durch die Kreisgestalt beider Druckflächen und durch ihre vom Druck des Druckmittels abhängige Größe ergibt sich ein verhältnismäßig großer Mindestabstand ihrer Druckmittelpunkte. Es ist erwünscht, daß die steuerseitig am Einsatzteil sich ausbildenden Druckmittelpunkte denjenigen der Kreisflächen näherungsweise axial gegenüberliegen, damit die einander entgegengerichteten beiderseitigen Axialkräfte kein am Einsatzteil wirksames Drehmoment erzeugen. Als Folge des Mindestabstandes der Druckmittelpunkte der beiden Kreisflächen ergibt sich, daß sowohl die Steuerfläche mit ihren Durchlässen für das Druckmittel, wie auch die in der Zylindertrommel-Stirnfläche vorhandenen, mit den Zylindern in Verbindung stehenden Öffnungen zum Durchfluß des Druckmittels auf ausreichend großen Durchmessern gelegen sein müssen, damit die Druckmittelpunkte der Kreisflächen dem Bereich, in dem die sich steuerseitig ausbildenden Druckmittelpunkte wandern, in axialer Richtung gegenüberliegen. Es ist somit bei den bekannten Axialkolbenmaschinen nicht möglich, die Öffnungen an der Zylindertrommel-Stirnfläche und die Steuerfläche mit ihren Durchlässen für das Druckmittel in an sich erwünschter Weise auf kleinen Durchmessern anzuordnen. Ein weiterer, durch die Kreisgestalt beider Druckflächen und ihre Größe bedingter Nachteil besteht bei den bekannten Axialkolbenmaschinen darin, daß die wechselweise an den Kreisflächen erzeugte Axialkraft, die zwecks Andrückens des Einsatzteils an die Zylindertrommel größer sein muß als die entgegengesetzte, steuerflächenseitig am Einsatzteil auftretende Axialkraft, unter einem verhältnismäßig großen Hebelarm zur Achse des Einsatzteils wirksam ist. Hierdurch wird ein Kippmoment auf den Einsatzteil ausgeübt, welches seine leichtgängige Axialverschiebung behindert. Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, an Axialkolbenpumpen oder -motoren, bei denen ein dieSteuerfläche aufweisender und vomDruckmittel gegen die Zylindertrommel gedrückter Einsatzteil vorhanden ist, die Öffnungen in der Zylindertrommel-Stirnfläche sowie die Steuerfläche mit ihren Durchlässen für das Druckmittel auf verhältnismäßig kleinen Durchmessern anzuordnen. Ein weiterer durch die Erfindung erreichter Vorteil besteht darin, daß die das Andrücken des Einsatzteils an dieZylindertrommel bewirkendeAxialkraft näher an der Längsmitte des Einsatzteils wirksam ist, so daß das auf den Einsatzteil wirkende Kippmoment verkleinert und damit der Einsatzteil leichtgängig verschiebbar ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die zur Erzeugung der Andruckkraft am Einsatzteil vorhandenen druckbeaufschlagten Flächen, die auf der von der Zylindertrommel abgewandten Seite des Einsatzteils gelegen sind, erfindungsgemäß radial zueinander versetzt sind, wobei eine Fläche zumindest teilweise innerhalb des Umrisses der übrigen Fläche gelegen ist. Durch diese Annäherung der beiden druckbeaufschlagbaren Flächen bis zur Überdeckung liegen ihre Druckmittelpunkte entsprechend näher beieinander, so daß die an ihnen erzeugten Axialkräfte mit größererAnnäherung an die durch die kreisförmige Steuerfläche bestimmte Längsmitte des Einsatzteils wirksam sind. Als Folge hiervon ergibt sich, daß die Steuerfläche mit ihren Durchlässen für das Druckmittel und die Öffnungen in der Zylindertrommel-Stirnfläche auf verhältnismäßig kleinen Durchmessern mit näher an der Längsmitte des Einsatzteils gelegenem Wanderungsbereich der an seiner Steuerseite sich ausbildenden Druckmittelpunkte gelegen sein können.
Eine die Ausführung des Einsatzteils als Drehkörper ermöglichende Ausgestaltung besteht erfindungsgemäß darin, daß der Einsatzteil in Gestalt dreier gestufter und zueinander exzentrisch versetzter Zylinder-Teilkörper ausgeführt ist und an dem den größten Durchmesser aufweisenden Ende die Steuerfläche und am anderen Ende die Druckfläche aufweist, die von der die übrige Druckfläche bildenden Stufenfläche des mittleren Zylinder-Teilkörpers sichelartig umgeben ist. Das Gehäuse nimmt hierbei die die druckbeaufschlagten Flächen bildenden Zylinder-Teilkörper in entsprechend gestuften Bohrungen axial verschieblich auf, so daß eine gute Führung für den Einsatzteil gegeben ist.
Der Erfindungsgegenstand ist in den Abbildungen in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch eine Hochdruckaxialkolbenpumpe oder -motor, Abb. 2 eine Ansicht der Steuerfläche am drehenden Teil, Abb.3 eine Ansicht der Steuerfläche am Einsatzteil mit eingezeichneten druckbeaufschlagbaren Flächen.
Der drehende Teil i besteht aus der Triebwelle 2 mit den Kolbenstangen 3, den Kolben q. und dem Zylinderblock 5, dessen Stirnfläche die Steuerfläche 6 bildet. Diese wirkt zusammen mit der Steuerfläche 7 am Einsatzteil 8, der in axialer Richtung einstellbeweglich in dem durch das Gehäuse gebildeten Teil g angeordnet ist, welcher in bekannter Weise keine Drehbewegung ausführt, sondern zusanuexi mit dem Zylinderblock 5, den Kolben q. und Kolbenstangen 3 zur Triebwelle 2 winkelbeweglich einstellbar ist; um die Fördermenge und -richtung regeln zu können.
Der Einsatzteil 8 weist an der seiner Steuerfläche 7 abgewandten Seite radial zueinander und zur zentrischen Steuerfläche 7 versetzte größengleiche Flächen i o und i i auf, von denen die Fläche io innerhalb des Umrisses der Fläche ii gelegen ist und die, mit dem Drehsinn des Teiles i oder mit der Förderrichtung des Druckmittels wechselnd, vom Druckmittel beaufschlagbar sind. Ferner ist der Einsatzteil 8 von einer Druckfeder 12 belastet, deren Federkraft in gleicher Richtung wie die an den Flächen io oder ii wirkenden Drücke des Druckmittels wirkt.
Der Einsatzteil 8 ist ferner an Flächenanteilen seiner Steuerfläche 7 sowie seiner Leitungswege für das Druckmittel von dessen Druck belastet. Um ein dichten&s Anliegen der Steuerfläche 7 des Einsatzteiles 8 an der Steuerfläche 6 des Teiles i zu bewirken, sind die vom Druckmittel beaufschlagbaren Flächen io und i i am Einsatzteil 8 so bemessen, daß - gegebenenfalls unter Mitberücksichtigung der Kraft der Feder i:2 - die Druckbelastung an den Flächen io oder ii größer ist als die Druckbelastung des Einsatzteiles 8 von der Seite seiner Steuerfläche 7 her. Hierzu sind die Flächen io und ii zweckmäßig etwas größer gehalten als die Summe der bei der Drehung maximal zur Überdeckung mit den nierenförmigen Eintiefungen der Steuerfläche 7 kommenden druckführenden Kolben 4. Im Verhältnis zu den Flächen io und ii wird dann die wirksame Steuerfläche etwas kleiner gehalten. Infolgedessen ergibt sich am Einsatzteil 8 eine Dichtungskraft, die verhältnisgleich mit dem Druck des Druckmittels sich ändert und ein dichtes Anliegen der Steuerfläche 7 an der Steuerfläche 6 bewirkt. Die Dichtungskraft wird über den Zylinderblock 6 und das Drucklager 13 im Teil o wiederum zum Ausgleich gebracht. Es kann jedoch auch ein Teil der Dichtungskraft durch die Feder 12 erzeugt werden, so daß die Größe der Flächen io und ii sowie der wirksamen Steuerfläche entsprechend kleiner werden kann.
Die exzentrische Versetzung der größengleichen Flächen io und i i zueinander und zur zentrischen Steuerfläche 7 ist so gewählt, daß ihre Schwerpunkte, die bei der Druckbeaufschlagung zugleich die Druckmittelpunkte darstellen, in axialer Richtung dem Wanderungsbereich gegenüberliegen, in dem die Druckmittelpunkte wandern, die sich infolge der Druckbeaufschlagung des Einsatzteiles 8 von der Seite seiner Steuerfläche 7 her je nach dem Drehsinn des Teiles i oder der Förderrichtung des Druckmittels am Einsatzteil 8 ausbilden. Mithin fallen die von beiden Seiten auf den Einsatzteil 8 wirkenden, von der Druckbeaufschlagung je nach dem Drehsinn oder der Förderrichtung herrührenden Kräfte P1° und P7 bzw. P11 und P7' (Abb. i) zumindest angenähert zusammen, so daß der Einsatzteil 8 mit seiner Steuerfläche 7, abgesehen von der geringen Kraft der Feder 12, im wesentlichen verkantungsfrei gegen die Steuerfläche 6 des Teiles i gedrückt wird.
Das Ausführungsbeispiel läßt erkennen, daß infolge des gegenseitigen Anliegens der Steuerflächen 6 und 7 mit druckabhängiger Kraft eine Spaltbildung und somit Leckverluste vermieden sind. Dabei können die Flächen io und i i und mithin auch die Steuerflächen 6 und 7 in ihren wirksamen Größenabmessungen in den Grenzen einer zulässigen Belastung des Drucklagers 13 verhältnismäßig groß gewählt werden, so daß sich eine entsprechend große Dichtungsfläche an den Steuerflächen 6 und 7 ergibt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, den Einsatzteil 8 auch im drehenden Teil i anzuordnen, wobei die Flächen rb und i i sowie ihre Druckbeaufschlagung und Federkraftbelastung sinngemäß zu wählen sind.

Claims

PATENTANSPRUCH: Axialkolbenpumpe oder -motor mit einem die Steuerfläche aufweisenden, durch das Druckmittel axial verschiebbaren Einsatzteil,'der auf seiner der sich drehenden Zylindertrommel abgewandten Seite zwei getrennte und mit dem Drehsinn der Zylindertrommel oder mit der Förderrichtung des Druckmittels wechselnd beaufschlagbare Flächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzteil (8) in Gestalt dreier gestufter und zueinander exzentrisch versetzter Zylinder-Teilkörper ausgeführt ist, der an dem den größten Durchmesser aufweisenden Ende die Steuerfläche (7) und am anderen Ende die eine Druckfläche (io) aufweist, die von der die zweite Druckfläche (i i) bildenden, stufenförmig zurückgesetzten Fläche (ii) des mittleren Zylinder-Teilkörpers sichelartig umgeben ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 829 553, 824 295; britische Patentschriften Nr. 604 168, 604 1i7.