EP1523622B1 - Kolbenmaschine mit pulsationsmindender vorrichtung - Google Patents

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EP1523622B1
EP1523622B1 EP03740448A EP03740448A EP1523622B1 EP 1523622 B1 EP1523622 B1 EP 1523622B1 EP 03740448 A EP03740448 A EP 03740448A EP 03740448 A EP03740448 A EP 03740448A EP 1523622 B1 EP1523622 B1 EP 1523622B1
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EP
European Patent Office
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pressure
pressure compensation
compensation line
piston machine
line
Prior art date
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EP1523622A1 (de
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Horst Zeiser
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Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2042—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/0091—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using a special shape of fluid pass, e.g. throttles, ducts

Definitions

  • the invention relates to a piston engine with a device for reducing flow pulsations.
  • a disadvantage of the above-described reciprocating engine is that the flow pulsations, which, although only diminished, but can not be completely avoided, transferred to the control piston, and thus the control piston in turn can be excited to vibrate. This has a direct influence on the effectiveness of the pressure equalization, which is to be made possible by the variable throttle. Furthermore, it is disadvantageous that due to the movement of the control piston, which is unavoidable by the pulsation of the pressure in the Hochbuch horrniere significant wear on the Pulsationsminderungsvorraum occurs.
  • the piston engine according to the invention has the advantage that only a pressure equalization line is to be provided for generating a pulsation reduction, which is arranged between a working line and an opening arranged in a Um Kunststoff Kunststoff a control mirror.
  • the pressure equalization line is only to be considered that the orifice is to be provided in the working line at a location which allows a phase-correct tapping of the advancing in the working line pressure wave.
  • Fig. 1 is a section through a known per se axial piston machine 1 is shown.
  • a cylinder drum 2 is arranged, wherein the cylinder drum 2 is rotatably mounted with respect to a central axis 12.
  • cylinder openings 3, 4 are provided, wherein the cylinder openings 3, 4 are arranged parallel to the central axis 12 and are distributed uniformly over the circumference.
  • pistons 5, 6 are arranged, which are mounted displaceably in the cylinder openings 3, 4.
  • the cylinder bores 3, 4 each have a cylinder opening 7, 8 at a front end of the cylinder drum 2, wherein during the rotation of the cylinder drum 2, the cylinder openings 7, 8 successively pass over a first control kidney 9 and a second control kidney 10, the control kidneys 9, 10 are arranged in a control mirror 11 which is rotatably connected to the housing of the axial piston machine 1.
  • the control kidneys 9, 10, which extend along a circular segment, are each connected to a working line, not shown in FIG. 1.
  • the pistons 5, 6 each have an approximately spherical extension 13, 14, whose spherical geometry corresponds to a recess 15, 16 of a sliding shoe 17, or 18, respectively.
  • the sliding blocks 17, 18 are supported on a swash plate 25.
  • both the spherical projections 14, 13 and the sliding blocks 17, 18 each have a pressure oil bore 21, 22 and 23, 24.
  • the cylinder drum 2 For operation as an axial piston pump, the cylinder drum 2 is rotated about its central axis 12, wherein due to the inclination of the swash plate 25 with respect to the central axis 12 arranged in the cylinder drum 2 piston 5, 6 a Execute lifting movement, wherein they are connected during a suction stroke with a Niederbuch Kunststoffniere, while a Hoch réellehurois contrast with a Hochdruck horrniere.
  • Fig. 2 is a plan view of a control plate 11 of an axial piston pump is shown, wherein the direction of rotation of the cylinder drum 2 is indicated by an arrow.
  • the cylinder drum 2 has distributed uniformly over its circumference nine cylinder bores whose cylinder openings are shown in phantom in Fig. 2 and identified by the reference numerals 35.1 to 35.9.
  • a high-pressure control kidney 9 as a first control kidney
  • a suction control kidney 10 as a second control kidney are arranged.
  • a region is provided in each case in which the cylinder openings 35.1 to 35.9 are in contact neither with the one nor with the other control kidneys 9, 10.
  • a pressure maximum in the working line 27 a pressure equalization takes place, in which the pressure in the cylinder bore, which is connected to the cylinder port 35.6, is increased via the pressure equalization line 33.
  • the amplitude of the pressure wave progressing in the working line 27 is reduced in the further course. This achieves a pressure pulsation reduction.
  • a maximum pressure in the working line 27 arises in each case when a cylinder opening 35.1 to 35.9 with the central axis of the working line 27 encloses a certain angle, which cyclically repeats in accordance with the number of pistons per revolution. Accordingly, at the time shown, the maximum pressure in the working line 27 from the side of the Hoch horrniere 9 has progressed by about a 1 ⁇ 4 wavelength ⁇ .
  • a length L between the Hochdruck capitaniere 9 and the second end 34 of the pressure equalization line 33 which is equal to 1 ⁇ 4 ⁇ .
  • the wavelength ⁇ results from the frequency of the pulsations, which in turn can be determined from the number of cylinder bores and the rotational speed of the cylinder drum 2.
  • a connecting channel 39 opens into the Um Kunststoff Scheme 31, the second end of which opens into the control kidney 10.
  • a corresponding device for an axial piston machine 2 is shown, which is operated as a hydraulic motor. Via the working line 28, a high pressure, which is generated for example by the axial piston machine shown in FIG. 2, fed to the hydraulic motor. The direction of rotation is counterclockwise, as indicated by the arrow.
  • the Um Kunststoffs 31 When sweeping the Um Kunststoffs 31 through the cylinder openings 35.1 to 35.9 of the high pressure generated by the filling on the high pressure side in the cylinder bore via the pressure equalization line 33 is partially relaxed in the working line 27.
  • the second end 34 of the pressure equalization line 33 is connected to the working line 27, that at the time at which the cylinder opening 35.1 comes into contact with the opening at the first end 32 of the pressure equalization line 33, at the second end 34 of the pressure equalization line 33, a pressure minimum prevails.
  • a pilot control notch 40 is formed for a slow pressure build-up in the direction of rotation in front of the control kidneys 10.
  • Fig. 4 the axial piston machine 2 of Fig. 2 is shown again for a later time.
  • the pressure wave, which propagates in the working line 27, according to the rotational angle of the cylinder drum 2 has advanced by 3 ⁇ 4 ⁇ , and accordingly at the end of the working line 27, which is oriented to the high-pressure control kidney, there is a pressure maximum, which is through to the cylinder opening 35.8 belonging piston is caused.
  • This at the beginning of the working line 27 resulting pressure maximum moves at the speed of sound along the working line 27, where it must be reached at the second end 34 of the pressure equalization line 33 at the time to which the next rotational direction in the cylinder opening 35.5 in register with the opening at the first End 32 of the pressure equalization line 33 has arrived.
  • Fig. 5 the corresponding case for the axial piston machine of Fig. 3 is shown for a later time.
  • the remaining angle ⁇ which the cylinder with the cylinder opening 35.2 has to travel to the opening at the first end 32 of the pressure equalization line 33, is to be used.
  • the minimum distance between the orifice at the second end 34 of the pressure equalizing line and the Auslenfinniere 9 of the axial piston machine 1 is therefore determined from the quotient of the remaining angle ⁇ and the intermediate angle ⁇ between two consecutive cylinder openings 35.2 and 35.3, in contrast, because of the tap of the pressure minimum to the case described above for a pump, a shift by ⁇ / 2 is to be considered.
  • a pressure fluctuation propagating in the working line 27 also has a transit time along the pressure equalization line 33. It is necessary to take into account a changed phase position by taking into account the phase shift along the pressure equalization line as a change in length of the length L.
  • FIGS. 6 and 7 show two further exemplary embodiments of pulsation reductions according to the invention, wherein a memory element 38 is provided in each case in addition to the pulsation reduction already carried out by a phase-correct tapping of a pressure fluctuation in the working line 27. With the aid of the memory element 38, it is additionally possible to increase the operating range in which the Pulsationsminderung is effective.
  • a defined cross-sectional area may be preferred.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit einer Vorrichtung zur Minderung von Strömungspulsationen.
  • Beim Betrieb von hydrostatischen Kolbenmaschinen kommt es bauartbedingt zu einer Pulsation des Drucks durch ungleichförmige Förderung des verwendeten Druckmittels, welches sich über das Leitungssystem ausbreitet.
  • Aus der DE 100 34 857 A1 ist eine Vorrichtung zum Mindern der Pulsation bekannt, bei der in dem Umsteuerbereich des Steuerspiegels eine Druckausgleichsleitung ausmündet, welche mit der hochdruckseitigen Steuerniere über eine gesteuerte Drossel verbunden ist. Die gesteuerte Drossel besteht aus einem Kolben, welcher eine Steuerkante aufweist, wobei die Gleichgewichtsposition des Kolbens durch eine Druckfeder sowie in entgegengesetzter Richtung durch eine Druckkraft eingestellt wird, wobei die Druckkraft durch den in der Hochdrucksteuerniere herrschenden Druck erzeugt wird. Mit diesem System läßt sich im Vergleich zu herkömmlichen Steuerkerben eine verbesserte Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand der Kolbenmaschine erreichen.
  • Nachteilig an der vorstehend beschriebenen Kolbenmaschine ist, daß sich die Strömungspulsationen, welche zwar nur gemindert auftreten, sich jedoch nicht vollständig vermeiden lassen, auf den Steuerkolben übertragen, und somit der Steuerkolben seinerseits zu einer Schwingung angeregt werden kann. Dies hat einen unmittelbaren Einfluß auf die Effektivität des Druckausgleichs, der durch die variable Drossel ermöglicht werden soll. Weiterhin ist nachteilig, daß aufgrund der Bewegung des Steuerkolbens, der durch die Pulsation des Drucks in der Hochdrucksteuerniere unvermeidlich ist, ein erheblicher Verschleiß an der Pulsationsminderungsvorrichtung auftritt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenmaschine mit Pulsationsminderung zu schaffen, welche einfach und kostengünstig zu realisieren ist und die keine zusätzlichen Bauteile und keinen zusätzlichen Bauraum erfordert.
  • Die Aufgabe wird durch die Kolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine hat den Vorteil, daß zum Erzeugen einer Pulsationsminderung lediglich eine Druckausgleichsleitung vorzusehen ist, welche zwischen einer Arbeitsleitung und einer in einem Umsteuerbereich eines Steuerspiegels angeordneten Öffnung angeordnet ist. Bei der Anordnung der Druckausgleichsleitung ist lediglich zu berücksichtigen, daß die Ausmündung in der Arbeitsleitung an einer Stelle vorzusehen ist, welche ein phasenrichtiges Abgreifen der in der Arbeitsleitung fortschreitenden Druckwelle ermöglicht. Durch dieses phasenrichtige Abgreifen ist es einerseits möglich, einen Druckanstieg in einem Zylinderraum bei einer als Pumpe betriebenen Kolbenmaschine zu erreichen. Andererseits ist es ebenso möglich, durch das Abgreifen einer gezielten Phase der in der Arbeitsleitung fortschreitenden Druckwelle eine Druckverringerung in einem Zylinder während des Überstreichens des Umsteuerbereichs zu erreichen, wenn eine Kolbenmaschine als Motor betrieben wird. Damit wird durch eine einfache Auswahl des Punktes, in dem die Druckausgleichsleitung in der Arbeitsleitung mündet, erreicht, daß für eine Pumpe das Druckmaximum und für einen Motor dagegen ein Druckminimum reduziert wird. Die fortschreitende Druckwelle in der Arbeitsleitung wird durch das phasenrichtige Abgreifen in ihrer Amplitude verringert, wodurch die Körperschallübertragung auf nachfolgende Bauteile und damit letztlich deren Schallabstrahlung verringert wird.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kolbenmaschine möglich.
  • Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Axialkolbenmaschine nach dem Stand der Technik;
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf einen Steuerspiegel einer als Pumpe betriebenen Axialkolbenmaschine;
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf einen Steuerspiegel einer als Motor betriebenen Kolbenmaschine;
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf den Steuerspiegel der Axialkolbenmaschine aus Fig. 1 zu einem späteren Zeitpunkt;
    Fig. 5
    eine Draufsicht auf den Steuerspiegel der Axialkolbenmaschine aus Fig. 3 zu einem späteren Zeitpunkt;
    Fig. 6
    eine Draufsicht auf einen Steuerspiegel der Axialkolbenmaschine aus Fig. 1 mit einem zusätzlichen Druckspeicher; und
    Fig. 7
    eine Draufsicht auf einen Steuerspiegel einer Axialkolbenmaschine aus Fig. 3 mit einem zusätzlichen Druckspeicher.
  • In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine an sich bekannte Axialkolbenmaschine 1 dargestellt. Im Inneren eines nicht dargestellten Gehäuses der Axialkolbenmaschine 1 ist eine Zylindertrommel 2 angeordnet, wobei die Zylindertrommel 2 drehbar bezüglich einer Mittelachse 12 gelagert ist. In der Zylindertrommel 2 sind Zylinderöffnungen 3, 4 vorgesehen, wobei die Zylinderöffnungen 3, 4 parallel zu der Mittelachse 12 angeordnet sind und gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. In den Zylinderbohrungen 3, 4 sind Kolben 5, 6 angeordnet, die in den Zylinderöffnungen 3, 4 verschiebbar gelagert sind.
  • Die Zylinderbohrungen 3, 4 weisen an einem stirnseitigen Ende der Zylindertrommel 2 jeweils eine Zylinderöffnung 7, 8 auf, wobei während der Drehung der Zylindertrommel 2 die Zylinderöffnungen 7, 8 nacheinander eine erste Steuerniere 9 und eine zweite Steuerniere 10 überstreichen, wobei die Steuernieren 9, 10 in einem Steuerspiegel 11 angeordnet sind, welcher drehfest mit dem Gehäuse der Axialkolbenmaschine 1 verbunden ist. Die Steuernieren 9, 10, welche sich entlang eines Kreissegments erstrecken, sind mit jeweils einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Arbeitsleitung verbunden.
  • An ihren von den Steuernieren 9, 10 abgewandten Enden weisen die Kolben 5, 6 jeweils einen näherungsweise kugelförmigen Fortsatz 13, 14 auf, dessen Kugelgeometrie mit einer Ausnehmung 15, 16 eines Gleitschuhs 17, bzw. 18, korrespondiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stützen sich die Gleitschuhe 17, 18 auf einer Schwenkscheibe 25 ab. Um die Kontaktfläche zwischen den Gleitschuhen 17, 18 und der Schwenkscheibe 25 mit Schmiermittel zu versorgen, weisen sowohl die kugelförmigen Fortsätze 14, 13 als auch die Gleitschuhe 17, 18 jeweils eine Druckölbohrung 21, 22 bzw. 23, 24 auf. Damit sind aus dem Druckmittelreservoir sowohl die Kontaktstellen zwischen den Gleitschuhen 17, 18 und der Schwenkscheibe 25 als auch zwischen den Kugelköpfen 13, 14 und den korrespondierenden Ausnehmungen 15, 16 der Gleitschuhe 17, 18 ausreichend geschmiert.
  • Zum Betrieb als Axialkolbenpumpe wird die Zylindertrommel 2 um ihre Mittelachse 12 gedreht, wobei aufgrund der Neigung der Schwenkscheibe 25 bezüglich der Mittelachse 12 die in der Zylindertrommel 2 angeordneten Kolben 5, 6 eine Hubbewegung ausführen, wobei sie während einer Saughubbewegung mit einer Niederdrucksteuerniere verbunden sind, während einer Hochdruckhubewegung dagegen mit einer Hochdrucksteuerniere.
  • In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Steuerspiegel 11 einer Axialkolbenpumpe dargestellt, wobei die Drehrichtung der Zylindertrommel 2 durch einen Pfeil angegeben ist. Die Zylindertrommel 2 weist gleichmäßig über ihren Umfang verteilt neun Zylinderbohrungen auf, deren Zylinderöffnungen in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 35.1 bis 35.9 gekennzeichnet sind. In dem Steuerspiegel 11 ist eine Hochdrucksteuerniere 9 als erste Steuerniere sowie eine Saugsteuerniere 10 als zweite Steuerniere angeordnet. Zwischen der Steuerniere 9 und der Steuerniere 10 ist jeweils ein Bereich vorgesehen, in dem die Zylinderöffnungen 35.1 bis 35.9 weder zu der einen noch zu der anderen Steuerniere 9, 10 Kontakt haben. Diese Bereiche sind als Umsteuerbereich 30 bzw. Umsteuerbereich 31 gekennzeichnet.
  • In dem Umsteuerbereich 30, welcher von den Zylinderöffnungen 35.1 bis 35.9 während des Wechsels von der Niederdruck- auf die Hochdruckseite überstrichen wird, ist eine Öffnung angeordnet, welche ein erstes Ende 32 einer Druckausgleichsleitung 33 bildet. Die Druckausgleichsleitung 33 weist ein zweites Ende 34 auf, welches in eine Arbeitsleitung 27 mündet. Die in Fig. 2 dargestellte Axialkolbenmaschine 1 saugt über eine Arbeitsleitung 28 Druckmittel aus einem Tankvolumen 29 an und befördert es, wie durch den Pfeil angegeben, in die Arbeitsleitung 27.
  • Durch die endliche Anzahl von Kolben 3, 4 und dem ungleichförmigen Geschwindigkeitsverlauf während eines Pumphubes kommt es beim Betrieb einer Axialkolbenmaschine 1 zu Ungleichförmigkeiten in der Förderstrommenge. Diese Ungleichförmigkeiten in der Förderstrommenge resultieren in einer Druckpulsation, wie sie schematisch in der Arbeitsleitung 27 dargestellt ist. Ausgehend von der Hochdrucksteuerniere 9 schreitet eine Druckwelle entlang der Arbeitsleitung 27 fort. Eine Länge L der Arbeitsleitung 27 zwischen der Hochdrucksteuerniere 9 und dem zweiten Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33 ist dabei so bemessen, daß die fortschreitende Druckwelle in der Arbeitsleitung 27 in dem Moment, an dem das zweite Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33 ein Maximum aufweist, zu dem das erste Ende 32 in dem Umsteuerbereich 30 in Kontakt mit einer weiteren Zylinderöffnung tritt.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel kommt als nächstes die Zylinderöffnung 35.6 in Überdeckung mit der Öffnung an dem ersten Ende 32 der Druckausgleichsleitung 33. Befindet sich zu dem Zeitpunkt, an dem die Zylinderöffnung 35.6 in Überdeckung mit der Öffnung des ersten Endes 32 der Druckausgleichsleitung 33 ist, an dem zweiten Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33 ein Druckmaximum in der Arbeitsleitung 27, so findet ein Druckausgleich statt, in dem der Druck in der Zylinderbohrung, welche mit der Zylinderöffnung 35.6 verbunden ist, über die Druckausgleichsleitung 33 erhöht wird. Wegen des in die Druckausgleichsleitung 33 einströmenden Druckmittels ist die Amplitude der in der Arbeitsleitung 27 fortschreitenden Druckwelle im weiteren Verlauf erniedrigt. Damit wird eine Druckpulsationsminderung erreicht.
  • Im Folgenden wird die Funktion nur schematisch anhand eines die Allgemeinheit nicht einschränkenden Beispiels erläutert.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel mit neun Bohrungen in der Zylindertrommel 2 ist bei der gezeigten Anordnung des ersten Endes 32 der Druckausgleichsleitung 33 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Überdeckung zwischen der Öffnung an dem ersten Ende 32 der Druckausgleichsleitung 33 und der Zylinderöffnung 35.6 beginnt, das Verhältnis zwischen den Winkeln α, β, welche die Zylinderöffnungen 35.9 bzw. 35.8 mit der Mittelachse der Arbeitsleitung 27 einschließen 1:4. Ein Druckmaximum in der Arbeitsleitung 27 entsteht jeweils dann, wenn eine Zylinderöffnung 35.1 bis 35.9 mit der Mittelachse der Arbeitsleitung 27 einen bestimmten Winkel einschließt, der sich entsprechend der Kolbenzahl pro Umdrehung zyklisch wiederholt. Demnach ist zu dem dargestellten Zeitpunkt das Druckmaximum in der Arbeitsleitung 27 von der Seite der Hochdrucksteuerniere 9 aus um etwa eine ¼-Wellenlänge λ fortgeschritten.
  • Daraus ergibt sich für den dargestellten, bevorzugten Fall von neun Zylinderbohrungen, die gleichmäßig über eine Zylindertrommel 2 verteilt angeordnet sind, eine Länge L zwischen der Hochdrucksteuerniere 9 und dem zweiten Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33, die gleich ¼λ ist. Die Wellenlänge λ ergibt sich dabei aus der Frequenz der Pulsationen, welche sich wiederum aus der Anzahl der Zylinderbohrungen und der Drehzahl der Zylindertrommel 2 ermitteln läßt. Um einen Restdruck zu entspannen, mündet in den Umsteuerbereich 31 zudem ein Verbindungskanal 39 aus, dessen zweites Ende in die Steuerniere 10 mündet.
  • In Fig. 3 ist eine entsprechende Vorrichtung für eine Axialkolbenmaschine 2 dargestellt, welche als Hydromotor betrieben wird. Über die Arbeitsleitung 28 wird ein Hochdruck, welcher beispielsweise durch die in Fig. 2 dargestellte Axialkolbenmaschine erzeugt wird, dem Hydromotor zugeführt. Die Drehrichtung ist, wie durch den Pfeil gekennzeichnet, entgegen dem Uhrzeigersinn. Beim Überstreichen des Umsteuerbereichs 31 durch die Zylinderöffnungen 35.1 bis 35.9 wird der durch die Füllung auf der Hochdruckseite erzeugte Hochdruck in der Zylinderbohrung über die Druckausgleichsleitung 33 zum Teil in die Arbeitsleitung 27 entspannt. Das zweite Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33 ist dabei so mit der Arbeitsleitung 27 verbunden, daß zum Zeitpunkt, zu dem die Zylinderöffnung 35.1 in Kontakt mit der Öffnung an dem ersten Ende 32 der Druckausgleichsleitung 33 tritt, an dem zweiten Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33 ein Druckminimum herrscht. Durch das teilweise Angleichen zwischen dem Druck in dem Zylinder und dem Druck in der Arbeitsleitung 27 ergibt sich wiederum, wie vorstehend bereits für das Beispiel einer Axialkolbenpumpe ausführlich dargestellt wurde, eine Verringerung der Amplitude der Druckschwankungen in der Arbeitsleitung 27 und damit eine verringerte Schallabstrahlung der nachfolgend an der Arbeitsleitung angeschlossenen Bauteile. Weiterhin ist für einen langsamen Druckaufbau in Drehrichtung vor der Steuerniere 10 eine Vorsteuerkerbe 40 ausgebildet.
  • In Fig. 4 ist die Axialkolbenmaschine 2 aus Fig. 2 noch einmal für einen späteren Zeitpunkt dargestellt. Die Druckwelle, welche sich in der Arbeitsleitung 27 ausbreitet, ist entsprechend dem Drehwinkel der Zylindertrommel 2 um ¾λ weitergeschritten, wobei sich dementsprechend an dem Ende der Arbeitsleitung 27, welches zu der Hochdrucksteuerniere hin orientiert ist, ein Druckmaximum befindet, welches durch den zu der Zylinderöffnung 35.8 gehörenden Kolben verursacht wird. Dieses am Anfang der Arbeitsleitung 27 entstehende Druckmaximum bewegt sich mit Schallgeschwindigkeit entlang der Arbeitsleitung 27, wobei es an dem zweiten Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33 zu dem Zeitpunkt angelangt sein muß, zu dem die in Drehrichtung nächstfolgende Zylinderöffnung 35.5 in Überdeckung mit der Öffnung an dem ersten Ende 32 der Druckausgleichsleitung 33 gelangt ist.
  • Aus dem verbleibenden Drehwinkel γ zwischen der Zylinderöffnung 35.5 und der Öffnung an dem ersten Ende 32 der Druckausgleichsleitung 33 im Verhältnis zu dem Zwischenwinkel δ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zylinderöffnungen, beispielsweise 35.2 und 35.3, ergibt sich der minimale Abstand zwischen dem zweiten Ende 34 der Druckausgleichsleitung 33 und der Hochdrucksteuerniere 9 in Einheiten der Wellenlänge λ entsprechend vorgenannter Definitionen. Ist ein Verbinden des zweiten Endes 34 der Druckausgleichsleitung 33 an dem so berechneten Punkt der Arbeitsleitung 27 nicht möglich, so ist, jeweils um λ verschoben, ein identisch wirkender Anschlußpunkt möglich.
  • In Fig. 5 ist der entsprechende Fall für die Axialkolbenmaschine aus Fig. 3 für einen späteren Zeitpunkt dargestellt. Im dargestellten Beispiel ist der verbleibenden Winkel ϕ, welchen der Zylinder mit der Zylinderöffnung 35.2 bis zu der Öffnung am ersten Ende 32 der Druckausgleichsleitung 33 zurücklegen muß, zugrunde zu legen. Der minimale Abstand zwischen der Mündungsöffnung an dem zweiten Ende 34 der Druckausgleichsleitung und der Auslaßsteuerniere 9 der Axialkolbenmaschine 1 wird daher aus dem Quotienten des verbleibenden Winkels ϕ und des Zwischenwinkel δ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zylinderöffnungen 35.2 und 35.3 bestimmt, wobei wegen des Abgriffs des Druckminimums im Gegensatz zu dem vorstehend für eine Pumpe beschriebenen Fall eine Verschiebung um λ/2 zu berücksichtigen ist.
  • Bei der Bestimmung der Länge L kann berücksichtigt werden, daß eine Druckschwankung, welche sich in der Arbeitsleitung 27 fortpflanzt, ebenfalls eine Laufzeit entlang der Druckausgleichsleitung 33 hat. Zu berücksichtigen ist eine geänderte Phasenlage dabei, indem die Phasenverschiebung entlang der Druckausgleichsleitung als Längenänderung der Länge L berücksichtigt wird.
  • In Fig. 6 und 7 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Pulsationsminderungen dargestellt, wobei jeweils zusätzlich zu der bereits ausgeführten Pulsationsminderung durch einen phasenrichtigen Abgriff einer Druckschwankung in der Arbeitsleitung 27 ein Speicherelement 38 vorgesehen ist. Mit Hilfe des Speicherelements 38 ist es zusätzlich möglich, den Betriebsbereich, in dem die Pulsationsminderung wirksam ist, zu vergrößern. An der Einmündung der Druckausgleichsleitung 33 in die Arbeitsleitung 27 an dem zweiten Ende 34 kann alternativ eine definierte Querschnittsfläche vorzugesehen werden.

Claims (9)

  1. Kolbenmaschine mit einer drehbar gelagerten Zylindertrommel (2), in der über den Umfang verteilt mehrere Zylinderbohrungen (3,4) angeordnet sind, in denen verschiebliche Kolben (5,6) angeordnet sind, wobei die Zylinderbohrungen (3,4) an einer Seite Zylinderöffnungen (7, 8, 35.1, 35.2,...35.9) aufweisen, die entsprechend dem Drehwinkel der Zylindertrommel (2) zeitweilig in Verbindung mit je einer von zwei Steuernieren (9, 10) stehen, die mit jeweils einer Arbeitsleitung (27, 28) verbunden sind, wobei zwischen den Steuernieren (9, 10) jeweils ein Umsteuerbereich (30, 31) ausgebildet ist und wobei zumindest in einen Umsteuerbereich (30, 31) ein erstes Ende (32) einer Druckausgleichsleitung (33) ausmündet,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein zweites Ende (34) der Druckausgleichsleitung (33) in die auslaßseitige Arbeitsleitung (27) mündet, wobei die Länge (L) der auslaßseitigen Arbeitsleitung (27) zwischen der auslaßseitigen Steuerniere (9) und dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung (33) im Falle einer Hydropumpe so bemessen ist, dass die fortschreitende Druckwelle in der Arbeitsleitung (27) in dem Moment, an dem das zweite Ende (34) der Druckausgleichsleitung (33) ein Maximum aufweist, das erste Ende (32) in dem Umsteuerbereich (30) in Kontakt mit einer weiteren Zylinderöffnung tritt bzw.
    dass die Länge (L) im Falle eines Hydromotors so bemessen ist, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem die weitere Zylinderöffnung (35.1) in Kontakt mit der Öffnung an dem ersten Ende (32) der Druckausgleichsleitung (33) tritt, an dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung 33 ein Druckminimum herrscht.
  2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kolbenmaschine eine Hydropumpe ist und
    daß die Länge (L) zwischen der auslaßseitigen Steuerniere (9) und dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung etwa ¼·λ beträgt, wobei λ die Wellenlänge der Druckwelle bedeutet, gegebenenfalls zuzüglich ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge (λ) der Druckwelle.
  3. Kolbenmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kolbenmaschine ein Hydromotor ist und
    daß die Länge (L) zwischen der auslaßseitigen Steuerniere (9) und dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung etwa ¾·λ beträgt, wobei λ die Wellenlänge der Druckwelle bedeutet, gegebenenfalls zuzüglich ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge (λ) der Druckwelle.
  4. Kolbenmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kolbenmaschine als Hydropumpe arbeitet und
    daß die Länge (L) der auslaßseitigen Arbeitsleitung (27) zwischen der auslaßseitigen Steuerniere (9) und dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung (33) ein Bruchteil der Wellenlänge (λ) ist, wobei der Bruchteil in etwa dem Quotient aus dem Winkel (γ) zwischen dem ersten Ende (32) der Druckausgleichsleitung (33) und derjenigen Zylinderöffnung (35.5) des nächsten zur Überdeckung mit dem ersten Ende (32) der Druckausgleichsleitung (33) gelangenden Zylinders im Zeitpunkt eines entstehenden Druckmaximums in der auslaßseitigen Arbeitsleitung (27) und dem Zwischenwinkel (δ) zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen entspricht, gegebenenfalls zuzüglich ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge (λ) der Druckwelle.
  5. Kolbenmaschine nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kolbenmaschine als Hydromotor arbeitet und
    daß die Länge (L) der auslaßseitigen Arbeitsleitung (27) zwischen der auslaßseitigen Steuerniere (9) und dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung (33) ein Bruchteil der Wellenlänge (λ) ist, wobei der Bruchteil in etwa dem Quotient aus demjenigen Winkel (ϕ) zwischen dem ersten Ende (32) der Druckausgleichsleitung (33) und derjenigen Zylinderöffnung (35.2) des nächsten mit dem ersten Ende (32) der Druckausgleichsleitung (33) zur Überdeckung gelangenden Zylinders im Zeitpunkt eines entstehenden Druckminimums und dem Zwischenwinkel (δ) zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen entspricht, gegebenenfalls zuzüglich ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge (λ) der Druckwelle.
  6. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Länge der Druckausgleichsleitung (33) ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge (λ) der Druckwelle ist.
  7. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die durch die Länge der Druckausgleichsleitung (33) verursachte Phasenverschiebung an dem ersten Ende (32) durch eine Korrektur der Länge (L) zwischen der auslaßseitigen Steuerniere (9) und dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung (33) berücksichtigt ist.
  8. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Druckausgleichsleitung (33) ein Druckspeicherelement (38) angeschlossen ist.
  9. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an dem zweiten Ende (34) der Druckausgleichsleitung (33) eine Drosselstelle ausgebildet ist.
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