SE444839B - Kolvmaskin - Google Patents

Description

8400473-8 2 samverkan mellan resp kolv- och cylinderutrymme och ett lager möjliggöres därvid ej att uppnås vid denna visade kända maskin, varvid bl a ovan sagda problem bl a ej möjliggöres att enkelt och effektivt lösas. 4 Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma en kolvmaskin av ovan angivet slag, som löser sagda problem och som kan arbeta jämnt samt som möjliggör enkelt och mindre kostnadskrävande utbyte av exempelvis defekta lagerdetaljer när så önskas utan att långa driftstopp behöver tillgripas.

Sagda ändamål uppnås medelst en kolvmaskin enligt föreliggande uppfinning, som i huvudsak kännetecknas därav, att ett flertal till antalet kolvar och cylinderutrymmen överens- stämmande antal lager är, med resp lager förbundet med, och anordnat att verka med, ett tillhörande cylinderutrymme, place- rade i ring kring maskinens sagda rotationsaxel, och således anordnade att samverka parvis med ett lager för varje cylinder- utrymme.

Uppfinningen beskrives i det följande med hänvis- ning till de bifogade ritningarna, på vilka fig 1 visar den grundlägggande utformningen av maskinen. fig 2 visar ett utsnitt av beröringsytan mellan ventilskiva och cylindertrumma, _ fig 3 visar en variant av maskinen, som är mycket lik maskinen enligt fig l, men med ventilskivan planparallell och på grund av detta har de hydrostatiska lagren verkande i viss vinkel, fig 4 visar en komplett maskin utformad med 26 kolvar samt genomgående axel av mycket grov dimension.

Den i fig 1 visade grundläggande utformningen av maskinen klargör, att den har gemensamt rotationscentrum 1 för såväl cylindertrumma 2, som för drivaxel 3. Det är sålunda fråga om en s k in-line-maskin, som beroende på främst antalet arbe- tande kolvar 4, kan utföras med genomgående axel 3 av grov dimension. Härigenom kan två, tre eller flera maskiner samman- kopplas i rad efter varandra till gemensam drivaxel, utan att en dyrbar fördelningsväxel behöver installeras.

Pig 1 visar vidare, att uppfinningen utnyttjar -3 8400473-8 den redan tidigare kända sfäriska kolven 4, vilket dock ej utgör ett villkor. Konventionell cylindrisk kolv med rörlig kolvstång kan användas, men den sfäriska kolven 4 ger cylindertrumman 2 och därigenom hela maskinen de minsta dimensionerna.

Cylindertrumman 2, med sina cylinderborrningar 5, vilka lutar en stor vinkel Cš från maskinens symmetriaxel 1, kan tillverkas med dessa cylinderborrningar i ett godtyckliqt an al.

För speciella ändamål har diagonalkolvmotorer med upp til' lo cylinderborrningar 5 projekterats, varigenom en mycket grov genomgående axel 3 erhålles. Se härvidlag fig 4. Cylinderborr- ningarna 5 är vidare utförda genomgående med full diameter. De har sålunda ej någon förträngning i anslutningsöppningen 6 mot ventilskivan 7. Ventilskivan 7 är här visad med beröringsytan 8 mot cylindertrumman 2 utförd konisk eller sfärisk. Motsvarande yta på cylindertrumman 2 är därvid också konisk resp sfärisk.

Den hydrostatiska kraften, som uppstår i berö- ringsytan 8 mellan ventilskivan 7 och cylindertrumman 2, och som strävar att skilja cylindertrumman 2 från ventilskivan 7, kom- penseras delvis av de arbetande kolvarnas 4 belastade areor enligt känd princip. Resterande kraft, som kräves för kompensa- tion i önskad grad, utvecklas av de hydrostatiska lager 9, som är placerade i en ring runt rotationsaxeln 1 - en lagerficka 9 per cylinderborrning 5. I det visade utförandet är det hydro- statiska lagret 9 axiellt verkande, men lagret kan även utformas för annan kraftriktning. Det väsentliga är, att summan av kol- varnas 4 och de hydrostatiska lagrens 9 krafter och kraftrikt- ningar tillnärmelsevis motsvarar den hydrostatiska kraft och kraftriktning, som uppstår i beröringsytan 8 mellan cylinder- trumman 2 och ventilskivan 7.

I det visade utförandet enligt fig 1 ligger centrumaxeln 10 för den hydrostatiska lagerfickan 9 på till- närmelsevis samma radiella avstånd från maskinens rotationsaxel 1, som kraftcentrum 11 gör beröringsytan 8 mellan ventilskivan 7 och cylindertrumman 2. Det hydrostatiska lagret 9 är här visat i det speciella linjeavtätade utförandet, som är beskrivet i SE, C, 8102435-8, men även andra typer av hydrostatiska lager är tänkbara, såsom glidskolager resp s k ”Thin Land Bearings' och liknande. Antalet hydrostatiska lagerfickor 9 är samma som antalet cylinderborrningar 5 i cylindertrumman 2. Varje lager- 8400473-8 4 ficka 9 får sin arbetsmediumförsörjning genom en borrning 12 frán respektive cylinderborrning 5 via en öppning 13 i cylinder- väggen nära cylinderloppets ände 6 vid beröringsytan 8.

Det hydrostatiska lagret 9 glider mot den stilla- stående kraftupptagande detalgen 14, som är fast förbunden med diagonalkolvmaskinens hus 15.

Cylindertrumman 2 roteras med drivaxeln 3 med hjälp av medringaren 16.

Arbetskolvarna 4 är i sina andra ändar 17 lagrade i en drivskiva (se fig 4), som i sin tur, över en homokinetisk drivknut t ex en Rzeppa-knut 18, förmedlar vridmoment till diagonalkolvmaskinens drivaxel 3.

Fig 2 visar en del av beröringsytan 8 mellan ventilskivan 7 och cylindertrumman 2. Den streckade cirkeln är cylinderloppets öppning 6 mot ventilskivan 7. Denna öppning ligger i fig 2 ovanför papperets plan. Av ventilskivans yta 8, visas endast sisn del, som samverkar med en enstaka cylinder- öppning 22, d v s ¿2o° för en ø-kolvars maskin.

Då diagonalkolvmaskinen arbetar trycksättes cylinderloppen S och ventilskivan 7 i viss omfattning, varvid de tätande glidytorna 20 och 21 belastas med en tryckgradient mellan fullt arbetstryck och hustryck. I utrymmet mellan glid- ytorna 20 och 21, där cylinderöppningen 22 mynnar råder fullt arbetstryck. De på grund av tryckförhàllandena uppträdande krafterna vinkelrätt mot glidytorna 20 och 21, vilka krafter sträva att skilja cylindertrumman 2 från ventilskivan 7, kan anses angripa i ett kraftcentrum 11, 23, som till sitt läge bestämmes av de geometriska förutsättningarna, d v s t ex; antalet cylinderborrningar 5, de tätande glidytornas 20, 21 bredd, godstjocklek mellan cylinderöppningarna 6, 22 i cylinder- trumman 2, beröringsytan 8 lutningsvinkel mot symmetriaxeln 1.

Detta kraftcentrum 11, 23 ligger som regel på ett större radiellt avstånd från rotationscentrum 1 än vad som gäller för respektive cylinderöppningar 6, 22.

Fig 3 visar en variant av diagonalkolvmaskinen, där ventilskivan 37 är utförd planparallell, och också cylinder- trumman 32 har sin anslutande yta 36 vinkelrät mot maskinens symmetriaxel 31. De hydrostatiska krafter, som uppstår i berö- ringsytan 36, 38 mellan ventilskivan 37 och cylindertrumman 32, s 8400473-8 strävar att skilja dessa från varandra i en riktning, som är vinkelrät mot beröringsytan 36, 38 d v s parallellt med maskinens symmetriaxel 31. Eftersom cylinderborrningarna 35 och kolvarna 34, som tidigare beskrivits, lutar med stor vinkelC¿ mot maski- nens symmetriaxel 31, kommer de av kolvarna 34 utvecklade reaktionskrafterna mot cylindertrumman 32 också att ha en sned riktning, som ej är~parallell med de hydrostatiska krafter, som utvecklas i beröringsytan 36, 38 mellan ventilskiva 37 och cylindertrumma 32.

För att åstadkomma en motriktad snedställd kraft, som i önskad grad kompenserar för de ovan beskrivna snedställda kolvkrafterna, placeras de hydrostatiska lagren 39 med sina centrumaxlar 40 i en vinkel K motriktad VinkelnÖÖ , så att utvecklade kolvkrafter från kolvarna 34 och lagerkrafter från de hydrostatiska lagren 39 tillsammans tillnärmelsevis till rikt- ning och storlek motverkar och övervinner de hydrostatiska krafter, som utvecklas i beröringsytan 36, 38 mellan ventilskiva 37 och cylindertrumma 32. De hydrostatiska lagren 39 ett för varje cylinderborrning 35 - får sin arbetsmediumförsörjning genom en borrning 42 fràn resp cylinderborrning 35 via en öppning 43 i cylinderväggen nära cylinderloppets ände vid beröringsytan 36, 38. De glider mot den stillastående kraft- upptagande detaljen 44, som är fast förbunden med diagonalkolv- maskinens hus 45. Glidytan 46 på detaljen 44 är utformad sfärisk med en sádan radie och centrumplacering, att de av de hydrosta- tiska lagren 39 utvecklade krafterna från avsedd kraftriktning d v s, att normalen mot det plan, som går genom kontaktlinjen mellan resp lagers 39 tätningsring och sfärytan 46, bildar vinkeln.K mot diagonalkolvmaskinens symmetriaxel 31.

Fig 4 visar en komplett diagonalkolvmaskin i sek- tion i ett aktuellt utförande med mycket grov genomgående axel 52 med diameter 130 mm. Maskinen är konstruerad med 26 stycken cylinderborrningar 55 med diameter 24 mm och kolvar 54 med slaglängd 176 mm. Maskinens deplacement uppgår till 2.070 cm3/varv.

Pig 4 ger också exempel på hur drivskivans 56 lagring kan utfor- mas.

Drivskivan 56 är fast förbunden med den yttre ringen 64 av den homokinetiska drivknuten 58 - Rzeppa-knuten - vars inre ring 65 år monterad på splines 66 på hálaxeln 53. I drivskivan 56 är kolvarnas drivändar S7 infästade. Kolvarna 54 med kolvstänger är genomborrade och leder arbetsmediet till hydrostatiska lagerfickor 59, en för varje kolv 54, 57, på drivskivans undersida, vilka utvecklar lagerkrafter motriktade kolvkrafterna.

De hydrostatiska lagren 59 glider mot en lageryta 60 på detaljen 61, som är den kraftupptagande detaljen, och är upphängd med lagertappar i lager (ej visat i fig) i maskinens hus 63 och därvid kan vrida sig en vinkel i ß; kring en axel 51 vinkelrät mot papperets plan. De mot hàlaxeln S3 i vinkel ställda krafter, som alstras av de snedställda kolvarna S4, 57 verkande mot drivskivan 56, överföras från denna till den kraftupptagande detaljen 61 med hjälp av rullkroppar 62 (rull- ningslager).

Uppfinningens idé och utformning torde ha fram- gått av, vad som angivits ovan och av de bifogade ritningarna.

Därvid torde ha insetts, att uppfinningstanken är, att för en kolvmaskin, som innefattar ett flertal utmed dess omkrets belägna diagonalt verkande kolvar 4; 34, vilka är anordnade att mottagas i cylinderutrymmen 5; 35, som lutar i vinkelCÉ från maskinens symmetriaxel 1; 31, med ett antal hydrostatiska lager 9; 39 anordnade att kunna verka mellan två relativt varandra roterbara_maskindelar 2, 14; 14, 44, av vilka den ena delen 2; 14 mottager sagda cylinderutrymmen 5; 35, anordna ett flertal till antalet kolvar och cylinderutrymmen överensstämmande antal lager 9; 39 så att resp lager 9; 39 är förbundet med, och anordnat att verka med, ett tillhörande cylinderutrymme 5; 35, placerade i ring kring maskinens sagda rotationsaxel 1; 31, och således anordnade att samverka parvis med ett lager 9; 39 för varje cylinderutrymme 5; 35.

Därigenom möjliggöres att använda genomgående cylinderborrningar med full area samt anordna dessa borrningar orienterade med sina axlar i en stor lutningsvinkel i förhållande till cylindertrummans och hydraulmaskinens symmetriaxel.

Härigenom uppnås främst förbättrade strömnings- förhàllanden för använt arbetsmedium, men även betydligt längre slaglängd för hydraulmaskinens arbetskolvar jämfört med, vad som gäller för alla kända typer av hydrauliska kolvmaskiner. Detta medför för diagonalkolvmaskinen en mycket hög max-effekt på en 7 8400473-8 mycket liten och kompakt maskinvolym.

Uppfinningen är ej begränsad till de på rit- ningarna visade och de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav, utan att uppfinningstanken fràngàs.

Claims (8)

1. 8400473-a , P a t e n t k r a v l. Kolvmaskin innefattande ett flertal utmed dess omkrets belägna diagonalt verkande kolvar (4; 34), vilka är anordnade att mottagas i cylinderutrymmen (5: 35), som lutar i vinkel KI) från maskinens symmetriaxel (l; 31) och att ett antal hydrostatiska lager (9; 39) är anordnade att kunna verka mellan två relativt varandra roterbara maskindelar (2, 14; 14, 44), av vilka den ena delen (2; 14) mottager sagda cylinderutrymmen (S; 35), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ett flertal till antalet kolvar och cylinderutrymmen överensstämmande antal lager (9; 39) är, med resp lager (9; 39) förbundet med, och anordnat att verka med, ett tillhörande cylinderutrymme (5; 35), placerade i ring kring maskinens sagda rotationsaxel (l; 31), och således anordnade att samverka parvis med ett lager (9; 39) för varje cylinderutrymme (5; 35).

2. Kolvmaskin enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att ifrågavarande lager (9; 39) är anordnade att verka på tillnärmelsevis samma radiella avstånd från sagda symmetriaxel (l; 31), som resp cylinderutrymmes i riktning mot symmetriaxeln (l; 31) vända öppningar (6) mynnar.

3. Kolvmaskin enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att ett kraftcentrum (ll; 23; 41) bildas för resp kolv-cylinder vid området av sagda öppningar på en verksam yta vid en gränsyta (8; 36, 38) mellan en ventilskiva (7: 37) och en som en cylindertrumma (2; 32) verkande maskindel.

4. Kolvmaskin enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att den verksamma ytan i gränsytan (8; 38) mellan ventilskivan (7; 37) och cylindertrumman (2; 32) är ut- formad konisk eller sfärisk.

5. Kolvmaskin enligt något av patentkraven 3-4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den verksamma ytan (38) i gränsytan mellan ventilskivan (37) och cylindertrumman (32) år anordnad i rät vinkel mot symmetriaxeln (31).

6. Kolvmaskin enligt patentkrav 5, k å n n e t e c k - n a d d ä r a v, att resp lager (39) är anordnat, så att dess symmetriaxel (40) är vinkelställt (B) i förhållande till sym- metriaxeln. Q 8400473-s

7. Kolvmaskin enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att glidytan (46) för resp lager (39) år ut- formad sfärisk. _

8. Kolvmaskin enligt något av ovan angivna patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att resp cylinderutrymme (5; 35) bildas av en genomgående borrning med konstant area, samt att de är orienterade med sina centrumaxlar med stor lutnings- vinkel CX) i förhållande till sagda symmetriaxel (l; 31) före- trädesvis större än 50.