EP0105222A2

EP0105222A2 - Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: EP0105222A2
Application number: EP83108866A
Authority: EP
Inventors: Reiner Ing. Grad. Hovorka; Josef Ing. Grad. Riedhammer
Original assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1984-04-11
Also published as: DE3233579A1; DE3233579C2; US4520712A; EP0105222A3; ATE30455T1; EP0105222B1

Abstract

Im Maschinengehäuse 2 der in Schrägscheibenbauart ausgeführten Axialkolbenmaschine ist ein rotierender, trommelförmiger Zylinderblock 10 mit den in Zylinderbohrungen 12 längsverschiebbaren Kolben 13 gelagert. Der Zylinderblock 10 ist auf das freie Ende einer rotierenden Antreibswelle 1 aufgesteckt, die in ihrem mittleren Längenbereich auf zwei Wälzlagern 4 und 5 in einem gegenüber dem Maschinengehäuse vollständig abgedichteten Lagergehäuse 3 gelagert ist. Die Kolben 13 sind in Kolbenschuhen 14 auf einer stehenden Schrägscheibe 15 abgestützt, deren Neigungslage im Maschinengehäuse 2 verstellbar ist. Zur Abdichtung des Maschinengehäuses 2 zum Lagergehäuse 3 ist eine Gleitringdichtung 22, 23 vorgesehen, die aus einem auf der Antriebswelle 1 befestigten drehenden Ring 22 und einem stehenden Ring 23 im Maschinengehäuse 2 zusammengesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches in Schrägscheibenbauart.
Die auf einer geneigt angeordneten Schrägscheibe abgestützten Kolben einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart sind gegenüber den Zylinderbohrungen nicht durch leckstromfreie Dichtelemente abgedichtet, weil ein bestimmter Leckstrom für die Schmierung der Kolbengleitflächen notwendig ist. Durch, einen Leckspalt zwischen dem Kolben und der Zylinderwandung fließt deshalb ständig eine gewisse Menge des Fördermediums als Leckstrom in das Maschinengehäuse, von wo es zum Tank zurückgeleitet wird. Das Volumen des Leckstromes ist von verschiedenen Einflußgrößen abhängig, wobei es in Bezug auf die vorliegende Erfindung insbesondere auf die Viskosität des Fördermediums ankommt. Soll beispielsweise mit einer Pumpe ein niederviskoses Medium, wie Wasser oder HFA-Flüssigkeiten (95-97% Wasser, 5-3% Schmiermittelzusatz) gefördert werden, dann stellt sich vor allem das Problem der Abdichtung der überaus empfindlichen Lager von der Antriebswelle, die bei leistungsstarken Pumpen einer sehr sorgfältigen Schmierung bedürfen. Die Abdichtung der an dem der Antriebsseite gegenüberliegenden Ende der Antriebswelle im Maschinengehäuse angeordneten Wellenlager gegen Wasser ist aber sehr aufwendig und führt zu einer Vergrösserung der Baulänge und des Bauvolume der Pumpe, weil die Vergrösserung der Stützweite eine höhere Wellendurchbiegung zur Folge hat, die infolgedessen verstärkt werden muß. Deshalb sind leistungsstarke Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauart bisher noch nicht zur Förderung von Wasser oder anderen niederviskosen Medien verwendet worden.
Es ist bekannt, die Antriebswelle des Zylinderblockes von AxialKolbenmaschinen in Wälzlagern zu lagern. Der form- und/oder kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbundene Zylinderblock ist dann innen (DE-PS 829 553) oder außen auf der Mantelfläche (DE-OS 21 14 923) durch Wälz- oder Gleitlager zusätzlich abgestützt. Eine Abdichtung der Lager gegenüber der Leckflüssigkeit im Pumpengehäuse ist nicht vorgesehen. HFA-Flüssigkeiten als Fördermedium kommen daher nicht in Betracht.
Es ist auch bekannt, daß Maschinengehäuse von Axialkolbenmaschinen auf einer Seite der an beiden Enden innerhalb des Maschinengehäuses gelagerten Antriebswelle durch eine Gleitringdichtung abzudichten, die mit einem drehenden Ring auf der Antriebswelle gegen einen stehenden Ring im Maschinengehäuse abdichtet (US-PS 3 643 550, US-PS 2 495 685). Eine Abdichtung der Lager gegenüber der Leckflüssigkeit ist darum nicht vorgesehen.
Für den Betrieb von Axialkolbenpumpen mit HFA-Flüssigkeiten ist vorgeschlagen worden, die Wälzlager mit Dauerschmierung völlig abzukapseln und damit auch die durchgehende Welle sowie die dort befindliche Kupplung von der Hydraulik-Flüssigkeit zu trennen (o + p "ölhydraulik und pneumatik" 22 (1978) Nr. 1, Seiten 16 bis 18). Durch die Abkapslung der beiden Lager der durchgehenden Welle wird der Aufbau der Pumpe aber sehr aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Auflage zugrunde, eine im Aufbau einfache Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart zu schaffen, die zur Förderung von niederviskosen Medien geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine besitzt ein Lagergehäuse für die Lager der Antriebswelle und ein Maschinengehäuse zur Aufnahme des Pumpenkörpers. Das Fördermedium und die Wellenlager sind in voneinander getrennten Räumen untergebracht und unabhängig voneinander auf geeignete Weise abgedichtet. So erfolgt die Abdichtung des zur Schmierung der Lager mit einem geeigneten Schmiermittel wie Fett gefüllten Lagergehäuses mit Radialwellendichtungen, während zur Abdichtung des mit Leckflüssigkeit gefüllten Maschinengehäuses gegenüber der Antriebswelle eine Gleitringdichtung mit einem stehenden und einem drehenden Ring vorgesehen ist, die abdichtend aufeinander gleiten.
Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine sind die im Betrieb wirksamen Kräfte in vorteilhafter Weise aufgeteilt, weil alle axialen Kräfte auf das Maschinengehäuse übertragen werden, so daß die Wälzlager im Lagergehäuse nur durch radiale Kräfte belastet sind. Die kompakte, raumsparende Bauart erlaubt eine einfache, problemlose Montage und Demontage, weil nach dem Lösen der die Gehäuse miteinander verbindenden Befestigungsschrauben der im Maschinengehäuse untergebrachte Pumpenkörper einfach von der Antriebswelle abgezogen werden kann.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, die eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart im Längsschnitt zeigt.
Die mit 1 bezeichnete Antriebswelle der Axialkolbenmaschine ist außerhalb des Maschinengehäuses 2 in einem eigenen Lagergehäuse 3 gelagert und in ihrem mittleren Längenbereich auf zwei Wälzlagern 4 und 5 abgestützt. Das Lagergehäuse 3 ist antriebsseitig mit einem Lagerdeckel 6 und an der zum Maschinengehäuse anliegenden Seite von einer flanschförmigen Büchse 7 verschlossen und durch darin eingesetzte Radialwellendichtungen 8 und 9 abgedichtet. Zur Schmierung der Wälzlager 4 und 5 ist das Lagerhäuse 3 mit einem geeigneten Schmiermittel angefüllt.
Mit der Antriebswelle 1 wird ein trommelförmiger Zylinderblock 10 im Pumpengehäuse 2 angetrieben. Dazu ist das in das Maschinengehäuse 2 hineinragende freie Ende der Antriebswelle 1 mit einer Kerbverzahnung 11 versehen, die in eine korrespondierende Verzahnung an der Innenwandung des Zylinderblockes 10 eingreift.
In dem Zylinderblock 10 ist eine bestimmte Anzahl von axialgerichteten Zylinderbohrungen 12 kreisförmig zur Drehachse in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet. In jeder Zylinderbohrung 12 befindet sich ein längsverschiebbarer Kolben 13, der mit einem Kolbenschuh 14 gleitend auf einer geneigt angeordneten, feststehenden Schrägscheibe 15 abgestützt ist. Diese ist unabhängig von der mittig mit seitlichem Abstand hindurchgeführten Antriebswelle 1 auf rechtwinklig dazu angeordneten Zapfen 16 im Maschinengehäuse gelagert, wobei der Neigungswinkel der Schrägscheibe 15 verstellbar ist. Wenn der Zylinderblock 10 in Umdrehung versetzt wird, ruft die Schrägscheibe 15 aufgrund ihrer Neigung eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben 13 in den entsprechenden Zylinderbohrungen 12 hervor. Der Zylinderblock 10 liegt stirnseitig gegen eine feststehende, kugelflächig ausgeformte Steuerplatte 17 an, in der sich zwei im Querschnitt nierenförmig ausgebildete Steueröffnungen befinden. Bei in Umdrehung versetztem Zylinderblock 10 werden die Hubräume der Zylinderräume 12 über die Steueröffnungen der Steuerplatte 17 wechselweise mit einem Saugkanal 18 und einem Druckkanal 19 in dem sich daran anschließenden, das Maschinengehäuse 2 nach außen abschließenden Anschlußdeckel 20 verbunden.
Zwischen den Zylinderbohrungen 12 und den Kolben 13 wird jeweils ein Leckspalt gebildet, durch den bei jedem Druckhub ein geringer Mengenanteil des Fördermediums aus dem Zylinderblock 10 in das Maschinengehäuse 2 eintritt. Diese Leckflüssigkeit wird über den Leckanschluß 21 zu dem nicht dargestellten Tank zurückgeführt. Das Maschinengehäuse 2 ist gegenüber dem Lagerhäuse 3 durch eine Gleitringdichtung 22, 23 abgedichtet, deren drehender Ring 22 auf der Antriebswelle 1 befestigt und deren stehender Ring 23 in die der Schrägscheibe 15 gegenüberliegende Büchse 7 eingesetzt ist. Der Raum zwischen der das Lagergehäuse 3 abdichtenden Radialwellendichtung 8 und dem stehenden Ring 23 der das Maschinengehäuse 2 abdichtenden Gleitringdichtung 22, 23 ist an einen nach außen führenden Entlüftungskanal 24 angeschlossen. Das Maschinengehäuse 2 ist mit dem Lagergehäuse 3 im Bereich der Gleitringdichtung 22, 23 außen verschraubt.

Claims

1. Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart mit einer in Wälzlagern gelagerten Antriebswelle zum Antrieb eines damit verbundenen, in einem Maschinengehäuse angeordneten, trommelförmigen Zylinderblockes, in dessen axial gerichteten, kreisförmig zur Antriebswelle und Drehachse angeordneten Zylinderbohrungen längsverschiebbare Kolben gelagert sind, die sich mit Kolbenschuhen auf einer beidseitig mit Zapfen im Maschinengehäuse schwenkbar gelagerten Schrägscheibe abstützen, wobei die Zylinderbohrungen über eine Steuerplatte wechselweise an einen Saugkanal und einen Druckkanal für das zu fördernde Medium angeschlossen sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Antriebswelle (1) ist außerhalb des Maschinengehäuses (2) in ihrem mittleren Längenbereich von zwei Wälzlagern (4, 5) in einem Lagergehäuse (3) abgestützt,

- der Zylinderblock (10) ist auf dem aus dem Lagergehäuse (3) austretenden, freien Ende der Antriebswelle (1) gelagert,

- das Maschinengehäuse (2) ist gegenüber dem Lagergehäuse (3) durch eine Gleitringdichtung (22, 23) abgedichtet, die mit einem auf der Antriebswelle (1) befestigten drehenden Ring (22) gegen einen in eine Büchse (7) des Lagergehäuses (3) eingesetzten stehenden Ring (23) abdichtend anliegt.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Zylinderblock (10) aufnehmende Maschinengehäuse (2) und das der Wellenlagerung dienende Lagergehäuse (3) als getrennte Baukörper ausgebildet und im Bereich der Gleitringdichtung (22, 23) miteinander verbunden sind.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Antriebswelle (1) mit einer Kerbverzahnung (11) in eine korrespondierende Innenverzahnung des Zylinderblockes (10) eingreift.

4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (10) stirnseitig an einer kugelflächig ausgeformten Steuerplatte (17) anliegt.

5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (3) beiderseits der Wälzlager (4, 5) durch Radialwellendichtungen (8, 9) abgedichtet ist.

6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (22, 23) aus einem harten und einem gleitfähigen Ring zusammengesetzt ist.

7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der das Lagergehäuse (3) abdichtenden Radialwellendichtung (8) und dem stehenden Ring (23) der das Maschinengehäuse (2) abdichtenden Gleitringdichtung (22, 23) an einen nach außen führenden Entlüftungskanal (24) angeschlossen ist.

8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (4, 5) als Kegelrollenlager ausgebildet sind.