DK146573B - Hydraulisk, omstyrbar tandhjulsmotor eller -pumpe - Google Patents

Description

o i 146573

Den foreliggende opfindelse angår en hydraulisk, om-styrbar tandhjulsmotor eller pumpe med en indvendigt fortandet tandring og et udvendigt fortandet tandhjul, hvilket tandhjul ved hjælp af en kardanaksel er drejningsmæssigt fast 5 forbundet med et i en fast husdel anbragt drejeventillegeme, der sammen med en mellem tandhjulet og drejeventillegemet anbragt stationær ventildel, hvori der er en gennemgangsboring for akselen, danner en fordelerventil.

En motor af denne art er f.eks. omhandlet i beskri-10 velsen til USA-patent nr. 3.270.683.

Under driften vil det under tryk stående arbejds-medium i sådanne motorer søge at trykke drejeventillegemet bort fra den stationære ventildel. Dette skal forhindres, idet der ellers kan strømme trykmedium uden om den 15 af tandringen og tandhjulet dannede fortrængningsindret ning og til de mod hinanden vendende sider af drejeventillegemet og den stationære ventildel direkte fra højtryksområdet til lavtryksområdet. I kendte motorer af den indledningsvis angivne art ligger drejeventillegemet med den 20 fra den stationære ventildel bortvendende side direkte an mod en på dens akse vinkelret stående flade i den husdel, hvor drejeventillegemet er anbragt. Dette betinger at den aksiale længde af drejeventillegemet og husdelen må afstemmes efter hinanden med største præcision. Selv 25 ved overholdelse af meget snævre tolerancer opstår der imidlertid vanskeligheder, når der skal arbejdes med vekslende arbejdsmedietryk. Er aksialdimensionerne for drejeventillegemet og husdelen afpasset efter et højt arbejdsmedietryk, vil drejeventillegemet nemlig presses for 30 stærkt mod den stationære ventildel, når der arbejdes med arbejdsmedium stående under lavere tryk. Herved opstår overmåde stærk friktion. Er motoren derimod udført til et forholdsvis lavt arbejdsmedietryk, slår tilpres-ningskraften ikke til ved højere tryk til at hindre læ-35 kage. Hertil kommer at tilpresningskraften i løbet af 2 148573 o motorens levetid bliver stedse mindre som følge af det uundgåelige slid på berøringsfladerne mellem drejeventil legemet og den stationære ventildel.

I den som eksempel nævnte kendte motor, hvor tand-5 ringen og en aksialt umiddelbart ved siden af denne og det drivende tandhjul siddende glider er fast forbundet med hinanden og tilsammen udfører en omløbsbevægelse i forhold til motoraksen, medens tandhjulet er fastkilet på udgangsakselen, er der anvendt en under fjederspæn-10 ding stående eller hydraulisk betjent indretning til at trykke den af tandring og glider dannede enhed mod den stationære ventildel.

I en anden kendt tandhjulsmotor (USA-patentskrift nr. 2.956.512), hvor tandringen er lejret drejeligt i 15 huset, og hvor det drivende tandhjul såvel som et ak sialt umiddelbart ved siden af dette anbragt drejeven-tillegeme er fastkilet på udgangsakselen, presses selve den med drejeventillegemet samvirkende stationære ventildel fjedrende mod drejeventillegemet, og ved usymmetrisk 20 trykpåvirkning af den stationære ventildel modvirkes en kæntring af drejeventillegemet i forhold til den stationære ventildel. Den af fjederen frembragte tilpresnings-kraft tillader ingen tilpasning til vekslende arbejds-tryk. Den hydrauliske kraftudligning er indskrænket til 25 en forudbestemt drejningsretning og tillader ingen om skiftning af drejningsretningen.

Ifølge opfindelsen tilsigtes det at tilvejebringe en tandhjulsmotor eller -pumpe af den angivne art, ved hvilken der er sikret en pålidelig tætning ved berø-30 ringsfladerne mellem drejeventillegemet og den statio nære ventildel uafhængigt af den øjeblikkelige drejningsretning, og ved hvilken den tilpresningskraft der holder drejeventillegemet og den stationære ventildel tæt mod hinanden, automatisk tilpasser sig vekslende 35 arbejdsmedietryk, og ved hvilken samtidig fremstil- 3 U6573

O

lingsomkostningerne kan holdes forholdsvis små.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at der aksialt mellem drejeventillegemet og husdelen er anbragt et aksialt forskydeligt og med forspænding mod drejeventil-5 legemet tætnende trykket trykstempel, som på den mod drejeventillegemet vendende side har to koncentriske ringnoter, hvilke ringnoter gennem forbindelsesnoter står i forbindelse med henholdsvis høj- og lavtryksiden af motoren eller pumpen.

10 Det fra højtryksområdet i en af ringnoterne i tryk stemplet indtrædende arbejdsmedium presser drejeventillegemet mod fordelerventillegemet. Da i begge drejningsretninger en af ringnoterne får tilført under højtryk stående arbejdsmedium, frembringes den ønskede til-15 presningskraft uafhængigt af den valgte drejningsret ning. Tilpresningskraften er desto større jo højere arbejdsmedietrykket er, så at der ved lavt arbejdsme-dietryk undgås overmåde stor friktion, medens tætningsvirkningen også opnås ved højt arbejdsmedietryk.

20 Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et længdesnit gennem en udførelsesform for en tandhjulsmotor ifølge opfindelsen, fig. 2 et snit efter linien 2-2 i fig. 1, 25 fig. 3 et snit efter linien 3-3 i fig. 1, fig. 4 i større målestok et snit efter linien 4-4 i fig. 1 og fig. 5 i større målestok et delsnit af et trykstempel og de dermed samvirkende dele af drejeven-30 tillegemet og huset.

Motoren 10 har som vist i fig. 1 en kappeformet husdel 11 med en indløbskanal 12 og en udløbskanal 13, som alt efter den ønskede drejningsretning kan ombyttes i henseende til funktion. Et drejeventillegeme 14 er 35 anbragt drejelig om motorens akse 16 i en åbning 15 4 146573 o i husdelen 11. Ved siden af husdelen 11 sidder der en stationær ventildel 18 med en gennemgangsboring 21 for en kardanaksel 59. En fortrængningsindretning 22, en lukkeplade 23 og et akselhus 25 er i sideretningen slut-5 tet til ventildelen 18. I lukkepladen 23 er der en ak- sialt rettet åbning 24, gennem hvilken en kardanaksel 64 går. I en aksialboring 26 i akselhuset 25 er der lejret en udgangsaksel 35. Husdelen 11, ventildelen 18, fortrængningsindretningen 22, lukkepladen 23 og aksel-10 huset 25 holdes sammen ved hjælp af skruer 34 (fig. 2, 3 og 5).

Fortrængningsindretningen 22 har en med motoraksen 16 koncentrisk tandring 44, hvis tænder 47 står i kamindgreb med tænderne 49 på et udvendigt fortandet tand-15 hjul 48. Tænderne 47 og 49 danner celler 51, der skifte vis forøges og formindskes, og hvis antal er lig med antallet af tænder på tandringen 44, hvis tandantal på sin side er 1 større end tandantallet på tandhjulet 48.

Ventildelen 18 har et til antallet af celler 51 20 svarende antal arbejdsmediepassager 53, som står i for bindelse med cellerne 51. Mellem arbejdsmediepassagerne 53 findes der en trykpudeindretning 54, fig. 2. Hver trykpudeindretning har en lejeflade 55 og en denne omsluttende not 56, som optager under tryk stående ar-25 bejdsmedium, hvorved der tilvejebringes en trykudlig ning ved den mod fordelerventilen vendende endeflade 17 af drejeventilen (fig. 1), som samvirker med endefladen 19 af ventildelen 18. I drejeventillegemet 14 er der åbninger 57 og 58, hvis antal svarer til antallet 30 af tænder 49 på tandhjulet 48 (fig. 3). Tilføres der arbejdsmedium gennem indløbskanalen 12, danner de dermed forbundne åbninger 57 indløbsåbninger, medens de til udløbskanalen 13 sluttede åbninger 58 udgør udløbs-åbninger. Ved reversering af drejningsretningen ombyt-35 tes funktionen af åbningerne 57 og 58.

o 5 146573

Tandhjulet 48 er forbundet med drejeventillegemet 14 over kardanakselen 59. Akselen 59 har til dette formål kilefortandede dele 60 og 62, som står i indgreb med indvendige kilefortandinger 61 og 63 på henholdsvis 5 tandhjulet og drejeventillegemet. Tandhjulet er end videre forbundet med udgangsakselen 35 over den i en boring 43 i udgangsakselen indragende kardanaksel 64, som er forsynet med kilefortandede dele 65 og 67, der står i indgreb med en indvendig kilefortanding 66 på 10 udgangsakselen og en indvendig kilefortanding 61 på tandhjulet 48.

I husdelen 11 er der koncentrisk med aksen 16 lejret et fortrinsvis af pulvermetallurgisk materiale fremstillet trykstempel 70. Til understøtning heraf 15 tjener en bagud gående ringdel 72, som griber ind i en not 73 i husdelen 11. Trykstemplet kan bevæge sig i aksial retning i forhold til husdelen 11. I noten 73 er der flere i aksial retning forløbende boringer 74 til optagelse af stifter 75, som rager bagud fra ring-20 delen 72. Stifterne 75 hindrer en drejning af tryk stemplet og holder dette rettet aksialt. Mellem ringdelen 72 og boringerne 74 siddende fjedre 76 omslutter stifterne 75. Antallet af stifter og fjedre er bestemt af de forhåndenværende betingelser. I almindelighed 25 findes der to stifter og to fjedre. På denne måde skydes trykstemplet aksialt udad fra husdelen 11 og trykkes mod den mod trykstemplet vendende endeflade 77 af drejeventillegemet 14. Den mod drejeventillegemet vendende endeflade 78 af trykstemplet 70 lægger sig 30 tætnende an mod endefladen 77, men tillader dog en relativ bevægelse mellem de to endeflader.

Endefladen 78 af trykstemplet 70 består af en række ribber og noter, som ligger koncentrisk om aksen 16 (fig. 4). Efter en indre lejeribbe 80 følger der 35 således radialt inderst en ringnot 81, hvori der ud- o 6 146573 munder forbindelsesnoter 82. En indre tætningsribbe 83 begrænser den radialt inderste ringnot 81 i radial retning udad. En ydre tætningsribbe 89 begrænser en radialt yderste ringnot 90 i radial retning indefter. En yderste 5 lejeribbe 91 danner sammen med lejeribber 85 og 87 den lejeflade, mod hvilken endefladen 77 af drejeventil-legemet 14 ligger an. I den radialt yderste ringnot 90 udmunder der forbindelsesnoter 92.

Som det bedst fremgår af fig. 5, sidder der en indre 10 tætningsring 94 mellem en radialflade 95 på husdelen 11 og en bagudrettet radialflade 96 på trykstemplet 70, medens en ydre tætningsring 97 er anbragt mellem radialfladen 95 og en flade 96a på trykstemplet 70. Tætningsringen 94 og 97 består af et eftergivende materiale, for 15 eksempel polytetrafluorethylen, og tilvejebringer en ved varende tætning under en aksialbevægelse af trykstemplet i forhold til husdelen 11.

Drejeventillegernet 14, trykstemplet 70, den indre tætningsring 94, husdelen 11 og den indre tætningsribbe 20 83 begrænser et første rum 98. Et andet rum 99 omsluttes af ventillegemet 14, trykstemplet 70, den ydre tætningsribbe 97, husdelen 11 og den ydre tætningsribbe 89. Tilføres arbejdsmediet gennem indløbskanalen 12, udgør rummet 98 et højtryksområde og rummet 99 et lavtryksområde.

25 Ved reversering af drejningsretningen skifter rummene 98 og 99 funktion.

Det ved motorens ene drejningsretning gennem indløbskanalen 12 i rummet 98 indtrædende arbejdsmedium kommer derfra ind i indløbsåbningerne 57 i drejeventil-30 legemet 14, i de åbningerne dækkende arbejdsmediepas- sager 53 og tilsidst ind i cellerne 51, som ligger på den ene side af en roterende excentricitetslinie, der forbinder akserne for det udvendigt fortandede tandhjul 48 og tandringen 44. Disse celler vokser. Tand-35 hjulet 48 bringes til at udføre en drejningsbevægelse o 146573 7 om sin egen akse og samtidig en omløbsbevægelse om aksen 16. Arbejdsmedium, der fortrænges fra cellerne på den anden side af excentricitetslinien, kommer gennem arbejdsmediepassagerne 53 i ventildelen 18 til udløbs-5 åbningerne 58 i ventillegemet 14 og forlader motoren gennem udløbskanalen 13. Det roterende tandhjul 48 tager gennem kardanakselen 59 ventillegemet 14 med og driver udgangsakselen 35 over kardanakselen 64.

Det i rummet 98 indstrømmende arbejdsmedium står 2 10 for eksempel under et tryk på 140 kg/cm . Det inde sluttes i rummet 98 af drejeventillegernet 14, den indre tætningsribbe 83, trykstemplet 70 og den indre tætningsring 94. For at hindre lækage ved endefladerne 17 og 19 af drejeventillegemet og den stationære ventildel 15 mellem indløbsåbningerne 57 og udløbsåbningerne 58, 2 hvori der f.eks. hersker et tryk på 70 kg/cm , skal ventillegemet 14 holdes i tætnende indgreb med den stationære ventildel 18. Det under tryk stående arbejdsmedium i rummet 98 leverer den kraft, der sammenpresser 20 endefladerne 17 og 19 til tætning. Da drejeventillege met 14 imidlertid roterer i forhold til den stationære ventildel 18, må de kræfter, som presser ventillegemet 14 mod den stationære ventildel 18, være omhyggelig afmålt på en sådan måde, at der tilvejebringes tæt-25 ning, men uden at den relative bevægelse mellem de to konstruktionsdele hindres. Til dette formål strømmer der under tryk stående arbejdsmedium gennem de kærv-agtige forbindelsesnoter 82 i trykstemplet 70 ind i den radialt inderste ringnot 81 og bringer derved en 30 forudbestemt flade af den mod trykstemplet vendende endeflade 77 af ventillegemet 14 under påvirkning af arbejdsmediet, som trykker drejeventillegemet 14 i aksial retning i kontakt med den stationære ventildel 18. Den indre tætningsribbe 83 hindrer, at det 35 o 3 148573 under tryk stående arbejdsmedium virker på en større zone af endefladen 77. På denne måde opretholdes der under motorens drift til stadighed en kraft af passende størrelse.

5 Trykstemplet 70 forspændes ved hjælp af fjedrene 76 til stadighed i aksial retning fremad. Under igangsætning af motoren 10 trykker fjedren 76 trykstemplet 70 i kontakt med drejeventillegemet 14, og den indre tætningsribbe 83 laagger sig an mod ventillegemet. Dreje-10 ventillegemet 14 trykkes på sin side i aksial retning fremad til kontakt med den stationære ventildel 18, hvorved der hindres lækage mellem indløbs- og udløbsåbningerne 57 og 58 under motorens igangsætning. Som følge af sin eftergivelighed tætner den indre tætnings-15 ring 94 uafhængigt af aksialstillingen for trykstemplet 70 og hindrer derved tab af ydelse som følge af leakage fra højtryksområdet til lavtryksområdet.

Reverseres motorens drejningsretning, træder ar-bejdsmediet gennem udløbskanalen 13 ind i rummet 99 med 20 et tryk på omtrent 140 kg/cm . Gennem de kærvagtige ydre forbindelsesnotrer 92 kommer arbejdsmediet ind i den radialt yderste ringnot 90 i trykstemplet 70. På denne måde kan under tryk stående arbejdsmedium indvirke på den mod trykstemplet vendende endeflade 77 på drejeven-25 tillegemet 14. Drejeventillegemet 14 trykkes i aksial retning fremad til tætnende kontakt med den stationære ventildel 18. Den eftergivende ydre tætningsring 97 opretholder tætningen i alle aksialstillinger for trykstemplet 70. Gennem åbningerne 58 kommer under tryk 30 stående arbejdsmedium ind i de voksende celler i for trængningsindretningen, medens arbejdsmedium gennem åbningerne 57 strømmer ud af de i størrelse aftagende celler.

Når cellerne 51 på den ene side af excentrici-35 tetslinien ved forbindelse med bestemte drejeventil- o 9 146573 åbninger kommer til at stå under tryk, vil under tryk stående arbejdsmedium komme ind i noterne 56 i tryk-pudeindretningen 54 på den anden side af excentricitetslinien. Derved tilvejebringes der en trykudligning, 5 og en skråstilling eller kæntring af drejeventillegemet i forhold til den stationære ventildel hindres. Samtidig opnås der med de øformede lejeflader 55 en anlægsflade, som er tilstrækkelig stor til at udelukke et overmåde slid trods tilpresningen af drejeventil-10 legemet 14 mod endefladen 19 af den stationære ventil del 18. Som følge heraf behøver diameteren af de overfor hinanden liggende endeflader 17 og 19 af drejeventillegemet og den stationære ventildel ikke at forøges.