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Hydraulische Maschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Maschine, umfassend einen exzentrischen Zylinder, der auf einer in der Mittelachse eines feststehenden Gehäuses rotierenden Welle angebracht ist, und wenigstens zwei Kolben, die in mit dem Gehäuse verbundenen Zylindern beweglich gelagert sind und mit dem exzentrischen Zylinder über Gleitschuhe in Verbindung stehen, wobei in deren Gleitschuhen zur Gleitfläche hin offene Ausnehmungen vorgesehen sind, die sich durch die Kolben fortsetzen und in denen ein zur wenigstens teilweisen Aufnahme der zwischen den Gleitflächen übertragenen radialen Kräfte geeigneter Flüssigkeitsdruck herrscht.
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Drehachse der Welleseitliche Auslenkung während der durch den grössten übertragenen Schub charakterisierten Bewegungsphase auf.
Die entsprechende transversale Komponente der übertragenen Kräfte kann durch den Flüssigkeitsdruck in den Ausnehmungen nicht aufgenommen werden, da der Flüssigkeitsdruck normal zur Gleitfläche gerichtet ist. Der Idealzustand verschwindender transversaler Kräfte ist bei dieser Anordnung dann gegeben, wenn sich ein Zylinder in der oberen und unteren Endstellung befindet, in der ohnedies kein Schub übertragen wird.
Demgegenüber erreicht die Erfindung, dass das mittlere Produkt von seitlicher Auslenkung und übertragenem Schub möglichst klein wird. Dazu ist vorgesehen, dass die Achse jedes Zylinders gegenüber der durch die Gehäuseachse gegebenen Radialebene geneigt ist und die Exzenterachse schneidet, wenn sich der zugehörige Kolben bei gegebenem Drehsinne der Welle ungefähr in der Mitte seines Druckhubes befindet.
Anschliessend wird die Erfindung an Hand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Entsprechend der vorwiegenden Bedeutung der Erfindung für Flüssigkeitspumpen bezieht sich diese auf eine Pumpe mit fünf radial gerichteten Kolben. Die Ausführungsformen der Erfindung sind in ihrer industriellen Anwendung aber nicht auf solche Pumpen beschränkt, die hier beschriebene Verbesserung kann z. B. auch auf hydraulische Motoren angewendet werden. Entsprechend dem speziellen Zweck wird man dabei eine verschiedene Anzahl von radial gerichteten Zylindern in einem oder mehreren Kreisen anordnen.
Fig. 1 zeigt die als Ausführungsbeispiel gewählte Pumpe in Vorderansicht, wobei einige Teile im Schnitt nach der in Fig. 2 mit I-I bezeichneten Ebene dargestellt sind. Fig. 2 zeigt dieselbe Pumpe teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt nach der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten Fläche.
Fig. 3 zeigt als Vergrösserung aus Fig. 1 einen erfindungsgemässen Gleitschuh.
Die den Exzenter 10 tragende Welle 11 ist in den Seitenwänden 12,13 des Gehäuses 14 drehbar gelagert, in dem die verschiedenen aus einer Halterung 15 und einem darin befestigten Zylinder 16 bestehenden Pumpeinheiten sowie die üblichen und daher nicht weiter beschriebenen Ventile, Zuleitungen usw. angebracht sind.
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In jedem der Zylinder 16 ist ein sich in üblicher Weise bewegender Kolben 17 angebracht, der vorzugsweise durch eine elastische Vorrichtung, etwa eine Feder 18, gegen den Exzenter 10 gedrückt wird.
Die dynamische Verbindung zwischen den verschiedenen Kolben 17 und dem Exzenter wird über je einem Gleitschuh 19 hergestellt, der mittels eines Verbindungsstückes gelenkig mitdementsprechenden Kolben verbunden ist, wobei vorzugsweise ein Kugelgelenk Verwendung findet, dessen mit dem Kolben fest verbundener sphärischer Gelenkskopf 20 in einer entsprechenden Ausnehmung im Gleitschuh 19 beweglich gelagert ist.
Einzelheiten des Gleitschuhs zeigt Fig. 3. Jeder Gleitschuh weist eine konkave Oberfläche auf, deren Krümmung der der zylindrischen Oberfläche 21 des Exzenters 10 entspricht.
In dieser befindet sich eine Ausnehmung 22, die mittels der Bohrung 23 entlang der Achse des Gleitschuhs sowie eine durch den entsprechenden Gelenkskopf 20 und Kolben 17 geführte Bohrung 24 mit dem Inneren des Zylinders in Verbindung steht, so dass besagte Ausnehmung 22 von der dort befindlichen, Schmiereigenschaften aufweisenden Flüssigkeit erfüllt wird, wobei natürlich der im Zylinder herrschende Druck auch in der Ausnehmung des Flüssigkeitsdruckes bestimmt.
Die Ausnehmung 22 im Gleitschuh ist grössenordnungsmässig gleich der Zylinderfläche. Die Dimensionierung dieser Teile erfolgt unter Berücksichtgung des durch das unvermeidliche Austreten von Flüssigkeit bedingten Druckes am Rand 25 des auf der Oberfläche 21 des Exzenters 10 gleitenden Gleitschuhs, u. zw. so, dass der sich im Innern der Ausnehmung 22 einstellende Druck zusammen mit dem nach aussen hin abnehmenden Druck in den Randteilen 25 weitgehend den Axialschub ausgleicht, dem der Kolben beim Betrieb der Maschine ausgesetzt wird.
Auf die beschriebene Weise wird der Grossteil der Beanspruchung des mit dem Exzenter zusammenwirkendennichtrotierendenTeiles durchdas zwischen Gleitschuh und Exzenter liegende hydrostatische Lager aufgefangen. Da die Pumpflüssigkeit beiden in Rede stehenden Vorrichtungen selbst Schmiermitteleigenschaften hat, wird auch eine dauernde Schmierung zwischen den für die Um wandlung der Bewegungsform von der Rotation des Exzenters auf die Hin- und Herbewegung der Kolben verantwortlichen Teilen sichergestellt.
Die durch die beschriebenen Gleitschuhe 19 gebildeten Verbindungsgelenke zwischen Exzenter und Kolben werden beim Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung entsprechend der Länge der Gleitschuhe und der Exzentrizität des Exzenters seitlich ausgelenkt, wodurch die übertragenen Kräfte eine transversale Komponenteerhalten. Unter Berücksichtung der Tatsache, dass der in den Ausnehmungen 22 erzeug- teFlüssigkeitsdruck normal zur Gleitfläche steht, ist daher erfindungsgemäss vorgesehen, statt die Zylinder 16 genau in Richtung zur Rotationsachse der Welle im Gehäuse anzuordnen, sie vorzugsweise so zu orientieren, dass Gleitschuh und Kolben etwa in der Mitte des Druckhubes koaxial werden.
Auf diese Weise wird die Auslenkung während der durch den grössten übertragenen Schub charakterisierten Bewegungsphase so weit wie möglich reduziert, was gleichzeitig die vernü ttigste Verteilung und Ausnutzung des Gegendruckes der Flüssigkeit in den Gleitschuhausnehmungen zur Folge hat.