NO793710L

NO793710L - HYDRAULIC SWING ENGINE.

Info

Publication number: NO793710L
Application number: NO793710A
Authority: NO
Inventors: Bernd Schnabel
Original assignee: God Maschinenbau Handels Und S
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1980-05-20
Also published as: DE2849988A1; EP0011304A1; DK489579A; ES486035A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en hydraulisk svingemotorThe invention relates to a hydraulic swing motor

med væskedrift, hvis aksel er opplagret i. et hus med et akslen konsentrisk omgivende ringformet rom, hvilket rom ved hjelp av to vinger er delt i to kammere^idet en vinge er festet til huset mens den andre er festet til akslen, og ledningene for tilførsel og bortførsel av drivvæsken munner i hammerne på begge sider av den husfaste eller akselfaste vinge. with fluid operation, the shaft of which is stored in a housing with an annular space surrounding the shaft concentrically, which space is divided into two chambers by means of two wings, one wing being attached to the housing while the other is attached to the shaft, and the wires for supply and removal of the drive fluid mouths in the hammers on both sides of the housing-fixed or axle-fixed wing.

Méd trykkolje drevne hydrauliske svingemotorer av denne type, hvor enten huset eller akslen er stasjonær og With pressure oil driven hydraulic swing motors of this type, where either the housing or the shaft is stationary and

i samsvar hermed drivvæsken enten tilføres gjennom huset eller akslen, er kjent i ulike utførelsesformer. De har vanligvis vinger som tjener som stempel og motlager for trykkoljesøylen. Vingetverrsnittet er rettvinklet eller består av rektangler accordingly, the drive fluid is either supplied through the housing or the shaft, are known in various embodiments. They usually have vanes that serve as pistons and counter bearings for the pressurized oil column. The wing cross-section is right-angled or consists of rectangles

med halvsirkelformet avrundede motliggende sider. De kjente hydrauliske svingemotorer har særlig den ulempe at det ringformede sylinderrom ikke kan avtettes fullstendig, slik at det kan oppstå en trykkutligning mellom kammerne og en lekkasje av olje mellom huset og akslen. with semicircular rounded opposite sides. The known hydraulic swing motors in particular have the disadvantage that the annular cylinder space cannot be completely sealed, so that a pressure equalization can occur between the chambers and a leakage of oil between the housing and the shaft.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en hydraulisk svingemotor hvor man kan oppnå en god avtetning med enkle midler og med enkel fremstillings-teknikk. The purpose of the present invention is to provide a hydraulic swing motor where a good seal can be achieved with simple means and with a simple manufacturing technique.

Dette, oppnås ved en svingemotor av den innlednings-vis nevnte type ifølge oppfinnelsen ved at akslen bærer en radiell skive som er forsynt med et skiven konsentrisk omgivende i tverrsnitt halvsirkelformet spor, at skiven ligger plant an mot en radiell, plan husbunnflate med sin sporfor-synte plane endeflate, idet husbunnflaten har et tilsvarende omløpende, i tverrsnitt halvsirkelformet spor som sammen med skivesporet danner et på midten delt torusformet ringrom, og. ved at det i skivesporet såvel som i hussporet er festet en torussektorformet vinge hvis sirkelformede tverrsnitt har en radius som svarer til sporets radius. This is achieved by a swing motor of the type mentioned at the outset according to the invention in that the shaft carries a radial disk which is provided with a semi-circular groove concentrically surrounding the disk in cross-section, that the disk lies flat against a radial, flat housing bottom surface with its groove synte planar end surface, the housing bottom surface having a corresponding circumferential, semi-circular cross-section groove which, together with the disk groove, forms a torus-shaped annulus divided in the middle, and. in that a torus sector-shaped wing whose circular cross-section has a radius that corresponds to the radius of the track is fixed in the disc track as well as in the housing track.

Ved en slik svingemotor oppnås en god avtetning av det. torusformede ringrom mot huset og akslen på en enkel måte derved at de til de ringformede spor angrensende plane flater på skiven og huset presses tettende mot hverandre. En liten, gjennom spalten mellom de mot hverandre pressede flater forbi-trengende lekkasjemengde av drivvæsken er ønskelig, fordi en slik lekkasje vil danne en hydrostatisk trykkoljefilm mellom flatene og redusere friksjonen mellom dem. Den gjennom spalten i retning mot akslen gående lekkasjeoljemengde kan samtidig anvendes for smøring av aksellagerne i huset, idet skiven hensiktsmessig kan være forsynt med en aksial boring slik at en del av den smørende lekkasjeoljemengde også kan komme frem til det på den andre skivesiden anordnede aksel-lager. With such a swing motor, good sealing is achieved. torus-shaped annulus against the housing and the shaft in a simple way, whereby the planar surfaces adjoining the annular grooves on the disc and the housing are pressed tightly against each other. A small amount of leakage of the propellant passing through the gap between the surfaces pressed against each other is desirable, because such a leakage will form a hydrostatic pressure oil film between the surfaces and reduce the friction between them. The amount of leaking oil passing through the slot in the direction of the shaft can at the same time be used for lubrication of the axle bearings in the housing, as the disc can suitably be provided with an axial bore so that part of the lubricating amount of leaking oil can also reach the axle arranged on the other side of the disc storage.

Den nye utformingen av svingemotoren har særlig den fordel at den hydrauliske drivvæske, som kan ha et trykk på over 100 bar, bare belaster akslen aksialt via skiven, slik at man ikke behøver å frykte for akselnedbøyninger slik tilfellet er ved de kjente svingemotorer hvor det i trykk-kammeret forhåndenværende drivmedium vil ha en tendens til å bøye akselen i retning mot det motliggende, trykkavlastede kammer. The new design of the swing motor has the particular advantage that the hydraulic drive fluid, which can have a pressure of over 100 bar, only loads the shaft axially via the disc, so that there is no need to fear shaft deflections as is the case with the known swing motors where in pressure chamber, the drive medium present will tend to bend the shaft in the direction of the opposite, pressure-relieved chamber.

Med den nye svingemotor kan man også med lavere trykk for drivvæsken og mindre vingetverrsnittsflater oppnå like store eller større dreiemomenter enn med kjente svingemotorer. Dette er mulig fordi vingen er festet til skiven i en avstand fra akslen, slik at man får en betraktelig øking av hevarmen til den av trykkvæsken pådratte, virksomme vingeflate. With the new swing motor, even with lower pressure for the propellant fluid and smaller wing cross-sectional areas, torques of equal or greater magnitude can be achieved than with known swing motors. This is possible because the wing is attached to the disc at a distance from the shaft, so that you get a considerable increase in the leverage of the effective wing surface applied by the pressure fluid.

Fremstillingen av den nye svingemotor forenkles ved at sporene såvel som skilleflatene kan fremstilles ved dreiing og sliping. The production of the new swing motor is simplified by the fact that the tracks as well as the separating surfaces can be produced by turning and grinding.

Særlig er det fordelaktig å ha det nevnte sirkelformede vingetverrsnitt, fordi dette muliggjør anvendelsen av kommersiell sylindertetninger som på en virksom måte forhindrer en trykkutjevning"mellom kammerne som følge av lekkasje av drivvæske. In particular, it is advantageous to have the aforementioned circular wing cross-section, because this enables the use of commercial cylinder seals which effectively prevent a pressure equalization" between the chambers as a result of leakage of propellant fluid.

For oppnåelsen av det nødvendige sammenpressnings-trykk av skilleflatene kan huset ligge an mot den sporfrie skrivebakside med en vegg som er parallell med sporveggen. For å hindre at friksjonen ved en slik utførelse blir for stor mellom de mot hverandre liggende flater, kan fordelaktig den motliggende husvegg være forsynt med et ringspor. Den trykkolje som trenger gjennom spalten mellom skiven og huset, går inn i dette ringspor og vil der bygge opp et trykk som er redusert i forhold til innmatingstrykket som følge av strup-ingen i spalten. Den i ringsporet under trykk stående drivvæske vil tilveiebringe en hydrostatisk trykkutligning, slik at den under trykk stående drivvæske ikke kan trykke skiven mot huset med en for stor kraft, dvs. en kraft som tilveie-bringer en uønsket stor friksjon. Skiven er således på sett og vis flytende opplagret mellom husflåtene, hvilket for det første gir en god tetning og for det andre muliggjør en frik-sjonsfattig rotasjon av skiven i huset. In order to achieve the necessary compression pressure of the separating surfaces, the housing can rest against the track-free writing back side with a wall that is parallel to the track wall. In order to prevent the friction in such an embodiment from being too great between the opposing surfaces, the opposite house wall can advantageously be provided with an annular groove. The pressure oil that penetrates through the gap between the disk and the housing enters this annular groove and will build up a pressure there that is reduced in relation to the feed pressure as a result of the gap in the gap. The propellant fluid under pressure in the annular groove will provide a hydrostatic pressure equalization, so that the propellant fluid under pressure cannot press the disc against the housing with too great a force, i.e. a force which provides an undesirably high friction. The disc is thus, in a sense, floatingly stored between the housing floats, which firstly provides a good seal and secondly enables a low-friction rotation of the disc in the housing.

Det for hydrostatisk trykkutligning tjenende ringspor kan over en strupestrekning være forbundet med en ledning som fører bort lekkasjevæsken. Ved at lekkasjevæsken føres, bort sikres for det første en kontinuerlig smøremiddeltil-førsel og for det andre sikres at det hydrostatiske trykk i ringrommet alltid tilpasser seg trykkforholdene i det torusformede ringrom. The annular groove serving for hydrostatic pressure equalization can be connected over a throat section with a line that carries away the leakage liquid. By leading the leakage liquid away, firstly, a continuous supply of lubricant is ensured and, secondly, it is ensured that the hydrostatic pressure in the annulus always adapts to the pressure conditions in the torus-shaped annulus.

Strupestrekningen dimensjoneres hensiktsmessig slik at det over denne stadig bortføres en så stor mengde lekkasjevæske at det i ringsporet opprettholdes et mottrykk som be-virker en trykkutligning. Dersom det på innmatingssiden bare hersker et hviletrykk, vanligvis i størrelsesordenen 8 - 10 bar, så kan trykket i det av ringsporet dannede ringrom av-lastes helt. gjennom strupestrekningen, fordi hviletrykket ikke er tilstrekkelig,til å presse huset og dets skrueforbindelser så langt i aksial retning at nevneverdige lekkasjeoljemengder kan gå gjennom spalten. The throat section is suitably dimensioned so that such a large amount of leakage fluid is constantly carried away over it that a back pressure is maintained in the annular groove which causes a pressure equalization. If only a resting pressure prevails on the feed side, usually in the order of 8 - 10 bar, then the pressure in the annulus formed by the annular groove can be completely relieved. through the throat section, because the resting pressure is not sufficient to push the housing and its screw connections so far in the axial direction that significant amounts of leaking oil can pass through the gap.

Strupestrekningen muliggjør dessuten én trykkav-lastning i lagerne dersom trykket i kammerne synker slik at The throttle also enables one pressure relief in the bearings if the pressure in the chambers drops so that

kammerne blir trykkløse.the chambers become depressurised.

Ringsporets diameter er tilpasset diameteren tilThe diameter of the ring groove is adapted to the diameter of

det torusformede ringrom, slik at man er sikret en optimal trykkutligning. the torus-shaped annulus, so that optimal pressure equalization is ensured.

Ifølge en ytterligere, særlig fordelaktig utforming av oppfinnelsen er skivens bakside også forsynt med et konsentrisk, i tverrsnitt halvsirkelformet spor som sammen med et i den tilgrensende husvegg uttatt spor danner et andre torusformet ringrom hvori det er innfestet torussektorformede vinger som er forbundet med henholdsvis skiven og husveggen. According to a further, particularly advantageous design of the invention, the rear side of the disk is also provided with a concentric, semi-circular cross-section groove which, together with a groove cut in the adjacent house wall, forms a second torus-shaped annulus in which torus sector-shaped wings are attached, which are connected to the disk and the house wall.

På denne måten fordobles ikke bare dreiemomentet, men man opp-når også en særlig god, fullstendig hydrostatisk trykkutligning. Man trenger ingen særskilte innmatings- og returledninger for det andre torusformede ringrom, dersom skiven forsynes med tilsvarende gjénnomgangssporringer. In this way, not only is the torque doubled, but a particularly good, complete hydrostatic pressure equalization is also achieved. There is no need for separate feed and return lines for the second torus-shaped annulus, if the disc is provided with corresponding bypass track rings.

En ensidig dreiemomentbelastning av skiven hindres dersom de på begge sider av skiven anordnede torussektorformede vinger anordnes forskjøvet i forhold til hverandre. . I så tilfelle må man imidlertid ha særskilt tilførsels- og bortførselsledninger for drivvæsken. A one-sided torque loading of the disk is prevented if the torus sector-shaped wings arranged on both sides of the disk are arranged offset in relation to each other. . In this case, however, you must have separate supply and removal lines for the propellant.

Gode glideegenskaper i blandingsfriksjonsområdét mellom de flater som danner skillespalten oppnås dersom skiven består av nitrirstål og huset består av sfærisk støpegods. Good sliding properties in the mixed friction area between the surfaces that form the separation gap are achieved if the disk consists of nitrided steel and the housing consists of spherical castings.

Med den nye svingemotor kan man oppnå en svinge-vinkel som er 360° minus de av de torussektorformede vinger dekkede vinkelområder. Særlig fordelaktig er at den nye svingemotor kan beygges med en kort aksial lengde, hvilket gjør svingemotoren særlig egnet for mange anvendelsesformål. With the new swing motor, a swing angle of 360° minus the angular areas covered by the torus sector-shaped wings can be achieved. Particularly advantageous is that the new swing motor can be bent with a short axial length, which makes the swing motor particularly suitable for many applications.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor The invention shall be explained in more detail with reference to the drawings, where

fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom svingemotoren, fig. 2 viser et enderiss av svingemotoren i fig. 1, og fig. 1 shows an axial section through the swing motor, fig. 2 shows an end view of the swing motor in fig. 1, and

fig. 3 viser et aksialsnitt gjennom en annen utfør-elses form av en svingemotor med to torusformede ringrom. fig. 3 shows an axial section through another embodiment of a swing motor with two torus-shaped annuli.

Svingemotorens hus 5 består av et begerformet legeme 1 med et tilhørende lokk 2. Lokket 2 er sentrert på selve huset 1 ved hjelp av to i boringer innsatte spennstifter 3. Disse spennstifter tjener samtidig for opptak.av skjærkrefter som skyldes dreiemomentet. Videre er lokket 2 forsynt med en avsats slik at det med sin sentrale del 7 kan skyves inn i det sylindriske innerrom 8'i huset 1. Lokket 2 er forbundet med huset 1 ved hjelp av et tilstrekkelig antall innersekskant-skruer 4. The swing motor's housing 5 consists of a cup-shaped body 1 with an associated lid 2. The lid 2 is centered on the housing 1 itself by means of two tension pins 3 inserted in bores. These tension pins also serve to absorb shear forces due to the torque. Furthermore, the lid 2 is provided with a ledge so that it can be pushed with its central part 7 into the cylindrical inner space 8' in the housing 1. The lid 2 is connected to the housing 1 by means of a sufficient number of internal hexagon screws 4.

Akslen 6 er ved hjelp av nålelagre 9 og 10 opplagret henholdsvis i huset 1 og lokket 2. Akslen er avtettet i huset og lokket ved hjelp av tetningsringer 11, 12 av fire-leppe-typen, hvis tetningsvirkning øker med stigende innertrykk. The shaft 6 is supported by needle bearings 9 and 10 respectively in the housing 1 and the lid 2. The shaft is sealed in the housing and the lid by means of sealing rings 11, 12 of the four-lip type, the sealing effect of which increases with increasing internal pressure.

På akslen 6 er det sentrisk festet en sirkelformet skive 13. Denne skive er forsynt med et ringformet spor 15 med halvsirkelformet tverrsnitt, og sporet er konsentrisk, akslen 6. I lokket 2 er det uttatt et lignende ringspor 16 som sammen med ringsporet 15 vil danne et torusformet ringrom 18. De to i tverrsnitt halvsirkelformede ringspor er speilbildesymmetrisk anordnet om skilleplanet 17 mellom skiven 13 og lokket 2. A circular disk 13 is centrally attached to the shaft 6. This disk is provided with an annular groove 15 with a semi-circular cross-section, and the groove is concentric with the shaft 6. In the lid 2, a similar annular groove 16 is taken out, which together with the annular groove 15 will form a torus-shaped annulus 18. The two cross-section semicircular ring grooves are mirror-image symmetrically arranged about the dividing plane 17 between the disk 13 and the lid 2.

I det torusformede ringrom 18 er det anordnet to torussektorformede vinger 19, 20. Den ene vinge er ved hjelp av skruen 21 forbundet med skiven 13, og den andre vingen er ved hjelp av skruen 14 forbundet med lokket 2. De torussektorformede vinger 19, 20 er- forsynt med omløpende sirkel-ringformede spor 22, 23 hvori det er innpasset stempelpakninger 24, 25. In the torus-shaped annulus 18, two torus-sector-shaped wings 19, 20 are arranged. One wing is connected to the disc 13 by means of the screw 21, and the other wing is connected to the lid 2 by means of the screw 14. The torus-sector-shaped wings 19, 20 is provided with circumferential circular-annular grooves 22, 23 in which piston seals 24, 25 are fitted.

Skiven 13 hviler med sin plane bakside 26 mot den plane bunnflaten 27 i det begerformede hus 1. I bunnflaten 27 er det uttatt et ringspor 28 hvis diameter omtrent svarer til diameteren for det torusformede ringrom 18. Det av ringsporet -28 dannede ringrom er over strupestrekningen 29 forbundet med en ledning 30 som tjener til bortføring av lekkasjeolje. The disc 13 rests with its flat back side 26 against the flat bottom surface 27 in the cup-shaped housing 1. In the bottom surface 27, an annular groove 28 is cut out, the diameter of which roughly corresponds to the diameter of the torus-shaped annular space 18. The annular space formed by the annular groove -28 is above the throat section 29 connected with a line 30 which serves to remove leaking oil.

På begge sider av den husfaste torussektorformede vinge 20 munner det ut ledninger 31, 32. Disse ledninger tjener til innmating henholdsvis utføring av drivvæsken i henholdsvis fra det torusformede ringrom 18. Lines 31, 32 open out on both sides of the housing-fixed torus-sector-shaped wing 20. These lines serve to feed and discharge the propellant fluid into and from the torus-shaped annulus 18.

Fig. 3 viser en ytterligere utførelsesform av svingemotoren hvor det i stedet for ringsporet 28, som tjener til trykkutligning, er uttatt respektive i tverrsnitt halv sirkelformede spor 40, 41 på skivens 13 bakside såvel som i den tilgrensende husvegg, slik at det dannes et andre torusformet ringrom. I dette ringrom er det anordnet respektive torussektorformede vinger 42, 4 3 som er forbundet med henholdsvis skiven 13 og husveggen. Fig. 3 shows a further embodiment of the swing motor where, instead of the annular groove 28, which serves for pressure equalization, respective semi-circular cross-section grooves 40, 41 are taken out on the back side of the disk 13 as well as in the adjacent housing wall, so that a second torus-shaped annulus. In this annular space, respective torus sector-shaped wings 42, 4 3 are arranged which are connected to the disk 13 and the housing wall, respectively.

I det mellom huset 5 og skiven 13 forhåndenværende ringrom 44 munner en ledning 45 som tjener til bortføring av lekkasjeolje. A conduit 45 opens into the existing annular space 44 between the housing 5 and the disk 13, which serves to remove leaking oil.

Claims

Reciprocating engine with fluid operation, the shaft of which is stored in a housing with an annular space surrounding the shaft concentrically, which space is divided into two chambers by means of two vanes, one vane being attached to the housing, while the other is attached to the shaft, and where the lines for supply and removal of the drive fluid open into the chambers on both sides of the housing-fixed or shaft-fixed vane, characterized in that the shaft (6) carries a radial disk (13) which is provided with a concentrically surrounding the shaft, in

cross-section semicircular groove (15), that the disc (13) lies flat against a radial flat bottom surface in the housing (2) with its planar end surface provided with the said groove (15), as the said bottom surface in the housing is designed with a corresponding, continuous, in cross-section semicircular groove (16) which together with the groove (15) in the disc (13) forms a torus-shaped ring space (18) which is divided in the middle, and by the fact that in the disc groove (15) as well as in the housing groove ( 16) a respective torus sector-shaped wing (19, 20) whose circular cross-section has a radius corresponding to the radius of the grooves (15, 16) is attached.

2. Swing motor according to claim 1, characterized in that the housing (5) rests against the groove-free disc rear side (26) with a wall (27) which is parallel to the wall provided with the groove (16).

3. Swing motor according to claim 2, characterized in that the opposite wall (27) of the housing (5) is provided with an annular groove (28).

4. Swing motor according to claim 3, characterized in that the width of the annular groove (28) corresponds to the diameter of the torus-shaped annulus (18).

5. Swing motor according to one of claims 3 or 4, characterized in that the annular groove (28) above a throat section (29) is in connection with a line (30) which serves to remove leakage liquid.

6. Swing motor according to claim 5, characterized in that the throat section (29) is designed so that it constantly lets through a small amount of leakage liquid.

7. Swing motor according to claim 1, characterized in that the back side of the disc is also provided with a concentric, semi-circular cross-section groove which together with a a groove formed in the adjacent house wall forms a second torus-shaped annulus in which a respective torus sector-shaped wing connected to the disc and the house wall is fixed.

8. Swing motor according to claim 7, characterized in that in those in relation to. disc center plane mirror-image symmetrically designed grooves, the torus sector-shaped wings arranged on both sides of the disc are arranged offset in relation to each other.

9. Swing motor according to one of claims 1-8, characterized in that the torus sector-shaped wings (19, 20) are provided with a circular ring groove (22, 23) in which piston seal rings (24, 25) are fitted.

10. Swing motor according to one of claims 1-9, characterized in that the housing (5) consists of a cup-shaped body (1) with a screwed-on lid (2).

11. Swing motor according to claim 10, characterized in that the lid (2) is centered on the body (1) by means of clamping pins (3) which can absorb shear forces.

12. Swing motor according to one of claims 1 - 11, characterized in that the shaft (6) is sealed in the housing (5) by means of four-lip sealing rings (11, 12).

13. Swing motor according to one of claims 1-12, characterized in that the disk (13) consists of nitride steel and that the housing (5) consists of spherical castings.

14. Swing motor according to one of claims 1 - 13, characterized in that the disc (13) is provided with an axial through bore (33) which connects the bearings (9, 10) to each other.