DE19522448C1 - Hydromotor mit Spülventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydromotor, insbesondere auf einen Radialkolbenmotor mit Spülventil nach dem DE-Patent 39 26 354 C2.

Die Aufgabe eines Spülventils besteht darin, den wärmeerzeu­ genden Teilen des Hydromotors einen ständigen Kühlstrom zuzufüh­ ren, um die Temperatur der wärmeerzeugenden Teile zu mindern. Nach dem bekannten Stand der Technik wird durch das Spülventil die niederdruckführende Steuerseite des Hydromotors mit dem Ge­ häuseraum verbunden, wobei zur Begrenzung der Kühlflüssigkeits­ menge die beiden Austritte des Spülventils Drosselkörper aufwei­ sen. Bei Betrieb des Hydromotors strömt also immer ein Teilstrom der Arbeitsflüssigkeit über das Spülventil zum Gehäuseraum und von dort weiter zum Tank. Dieser Teilstrom muß gemeinsam mit den anfallenden Leckverlusten im Hydromotor und der das Arbeitsmit­ tel liefernden im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Hydraulik­ pumpe durch eine Speisepumpe auf der Niederdruckseite zwischen Hydromotor und Hydraulikpumpe ergänzt werden. Die Speisepumpe muß eine solche Fördermenge liefern, die zur Aufrechterhaltung des Niederdrucks die Leckverluste ausgleicht. Da die Speisepumpe gleichzeitig die Steuerflüssigkeit für ihre eigene Verstellung sowie für die Verstellung der Hydraulikpumpe für den Hydromotor und gegebenenfalls auch für die Verstellung des Hydromotors lie­ fern muß, müssen für deren Bemessung auch noch diese zusätzli­ chen Verbraucher berücksichtigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Speisepumpe hinsichtlich ihrer Fördermenge zu entlasten, sobald durch Betä­ tigung der Verbraucher oder durch auftretende Drehmomentschwan­ kungen des Hydromotors ein Absinken des an der Speisepumpe ein­ gestellten Niederdruckes auftritt, damit eine möglichst schnelle Wiederherstellung des geforderten Niederdruckes zu erreichen ist. Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruches 1 erzielt.

Die Einstellung des Umschaltdruckes für das Ventil zur Verbin­ dung des Niederdruckraumes mit dem Gehäuseraum wird geringfügig kleiner gehalten als die Druckeinstellung der Speisepumpe, so daß beim Absinken des Niederdruckes unter diesem eingestellten Wert das Ventil schließt und damit der Spülflüssigkeitsstrom durch das Gehäuse zum Tank unterbrochen ist. Die damit verbun­ dene Entlastung der Speisepumpe hinsichtlich ihrer Fördermenge gewährleistet einen schnellen Druckaufbau auf der Niederdruck­ seite auf den geforderten Wert und damit eine schnelle Stabili­ sierung des gesamten Antriebs- und Steuerungssystems, ohne eine Speisepumpe größerer Nennweite einsetzen zu müssen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprü­ chen und werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Axialschnitt eines Mehrhubhydromotors, dessen Gehäuse durch eine erste Gehäuse­ hälfte 1 und eine zweite Gehäusehälfte 2 gebildet ist. Mittels Befestigungsschrauben sind die beiden Gehäusehälften 1, 2 mit der Hubscheibe 3 zu einer festen Einheit vereinigt.

In der ersten Gehäusehälfte 1 ist die Welle 5 durch Wälzlager 6, 7 gelagert. Das gehäuseseitige Ende 8 der Welle 5 ist als Viel­ keilwelle ausgebildet und trägt über eine entsprechende Ausneh­ mung 9 den Rotor. Der Rotor 10 ist als Zylinderblock ausgebildet und weist über seinen Umfang gleichmäßig verteilte Bohrungen 11 auf, die zur Aufnahme der Kolben 12 dienen. Die Kolben 12 sind in ihrem radialen äußeren Bereich mit einer Ausnehmung zur Auf­ nahme einer Lagerschale 13 und einer zylindrischen Rolle 14 ver­ sehen.

Die Rollen 14 stützen sich an einer Kurvenbahn 17 der Hubscheibe 3 ab. Im radial unteren Bereich des Kolbens 12 weist dieser in einer umlaufenden Nut einen Kolbenring 20 als Dichtelement auf.

Die von den Bohrungen 11 gebildeten Kolbenräume stehen über axial verlaufende Bohrungen 21 und ebenfalls axial verlaufenden Steuerbohrungen 22 in einer feststehenden, in der Gehäusehälfte 2 untergebrachten Steuerhülse 24 in Wirkverbindung. Die Steuer­ hülse 24 ist in Axialrichtung an den Rotor 10 angedrückt, d. h. axial verschiebbar im Gehäuse, aber ansonsten wie erwähnt dreh­ fest angeordnet. Die Steuerhülse 24 begrenzt umlaufende Steuer­ räume 25, 26, die über bei 125, 126 dargestellten Anschlüssen (auch mit A und B bezeichnet), zur Zu- und Abführung des Ar­ beitsmittels in Verbindung stehen. Je nach Stellung der Kolben­ räume 11 zu den Steuerbohrungen 22 werden diese vom Arbeitsmit­ tel entweder mit Hoch- oder Niederdruck beaufschlagt und damit ein Drehmoment auf den Rotor 10 erzeugt, der dieses über Viel­ keilverbindung auf die Antriebswelle bzw. Abtriebswelle 5 nach außen weiterleitet.

Insbesondere dann, wenn der Hydraulikmotor mit großer Leistung gefahren wird, entsteht ein erhöhter Wärmeanfall zwischen den Rollen 14 und den Gleitlagern 13, wodurch die Gleitlager durch örtlich hohe Temperaturen gefährdet sind. Das in der Steuerhülse 24 integrierte Spülventil 50 sorgt dafür, aus der jeweiligen Niederdruckarbeitsleitung eine dosierte Menge Betriebsmittel in die inneren Räume 66 der Gehäuseteile 1, 2 zum Kühlen der wär­ meerzeugenden Teile des Hydraulikmotors zu leiten. Von dort fließt die begrenzte Menge Betriebsmittel weiter zu einem äuße­ ren Leckanschluß 53.

Das Spülventil 50 ist im ganzen parallel zur Längsachse 48 des Hydraulikmotors angeordnet. Im einzelnen weist das Spülventil 50 einen Steuerkolben 56 auf, der in einer Bohrung 57 der Steuer­ hülse 24 hin und her beweglich angeordnet ist. Der Steuerkolben 56 wird endseitig von Steuerräumen 85, 86 begrenzt, die über Ab­ flachungen 87 an den der Führung des Steuerkolbens dienenden Kolbenbunden 88, 89 mit dem umlaufenden Steuerräumen 25, 26 über Steuerbohrungen 90, 91 in hydraulischer Verbindung stehen. Die Steuerräume 85, 86 werden von hohlen Schraubkörpern 92, 93, ge­ bildet, die in entsprechende seitliche Ausnehmungen 94, 95 der Steuerhülse 24 eingeschraubt sind. In den Steuerräumen 85, 86 sind gleichzeitig Zentrierfedern 96, 97 für den Steuerkolben un­ tergebracht. Die Zentrierfedern stützen sich mit dem einen Ende am Boden 92a, 93a der hohlen Schraubkörper und mit ihren anderen Ende über eine Scheibe 98, 99 und Kolbenbunde 100, 101 am Steu­ erkolben 56 ab, sobald dieser aus der Mittelstellung in eine Schaltstellung verschoben wird. In der Mittelstellung des Steu­ erkolbens stützen sich die Scheiben 98, 99 an den Bodenflächen der Ausnehmungen 94, 95 für die hohlen Schraubkörper 92, 93 ab und fixieren damit den Steuerkolben in seiner Mittelstellung bzw. Ausgangsstellung.

Bei Inbetriebnahme der Hydromaschine wird der Steuerkolben aus der von den Zentrierfedern 96, 97 festgelegten Ausgangsstellung, in der die Steuerkolbenbunde 102, 103 die Verbindung der Steuer­ bohrungen 90, 91 zu dem von den Steuerbunden 102, 103 begrenzten Steuerraum 104 in der Führungsbohrung 57 unterbrechen, vom Hoch­ druck in eine die Verbindung des den Niederdruck führenden um­ laufenden Steuerraumes 25, 26 mit dem Steuerraum 104 zwischen den beiden Steuerkolbenbunden 102, 103 herstellende Steuerstel­ lung verschoben und damit über die Verbindungsbohrung 60 und die Axialbohrung 64 der von der Stirnseite 61 der Steuerhülse und von der Abschlußwand 62 der Gehäusehälfte 2 gebildete Raum 63 mit der Niederdruckseite der Hydromaschine verbunden. Dieser Raum 63 ist über ein in der Gehäusehälfte 2 angeordnetes Sitz­ ventil 65 mit dem Gehäuseraum 66 verbindbar. Der Sitzkörper 67 des Sitzventils wirkt mit einer Sitzfläche 68 einer mit dem Raum 63 verbundenen Bohrung 69 zusammen. Diese Bohrung dient gleich­ zeitig zur Führung einer hülsenförmigen Verlängerung 70 des Sitzkörpers 67. Am dem Raum 63 zugekehrten Ende 71 der Verlänge­ rung 70 ist eine Scheibe 72 mit einer Drosselbohrung 73 einge­ preßt. Sitzkörperseitig weist die Verlängerung 70 Radialbohrun­ gen 74 auf, die bei geöffnetem Sitzkörper 67 den Hohlraum 75 der Verlängerung 70 mit dem den Sitzkörper 67 aufnehmenden Ventilraum 76 verbinden. Der Ventilraum 76 ist über eine Bohrung 77 in der Gehäusehälfte 2 mit dem Gehäuseraum 66 verbunden. Nach außen ist der Ventilraum 76 von einer hohlzylindrischen Verschlußschraube 78 abgeschlossen, die gleichzeitig die den Sitzkörper 67 auf die Sitzfläche 68 drückende Druckfeder 79 aufnimmt. Die Vorspannung der Druckfeder 79 ist so gewählt, daß der Sitzkörper 67 die Ver­ bindung des Raumes 63 mit dem Gehäuseraum 66 erst freigibt, wenn der im Raum 63 herrschende Druck annähernd den an der nicht dar­ gestellten Speisepumpe eingestellten Wert erreicht hat. In der Regel sind dies ca. 2 bar Differenz zum eingestellten Wert des Niederdruckes. Bei geöffnetem Sitzkörper 67 dessen Öffnungshub von Anschlagflächen 80, 81 des Sitzkörpers und Verschlußschraube 78 begrenzt ist, strömt das von der Niederdruckseite der Hydro­ maschine durch das Spülventil 50 abgezweigte Spülmittel vom Raum 63 über die Drosselbohrung 73 der den Hohlraum 75 der Verlänge­ rung 70 begrenzenden Scheibe 72 in den Hohlraum 75 und von dort über die Radialbohrungen 74 der Verlängerung 70 in den Ventil­ raum 76 und schließlich weiter über die Bohrung 77 zum Gehäuse­ raum 66, von wo es nach Spülung bzw. Kühlung der von der Tempe­ ratur betroffenen Teile über den Gehäuseauslaß 53 zurück zum Tank strömt. Die Drosselbohrung 73 in der Scheibe 72 legt die Spülflüssigkeitsmenge fest, die von der über das Spülventil 50 auf der Niederdruckseite zum Eingang der Arbeitsmittelquelle zu­ rückströmenden Arbeitsflüssigkeit abgezweigt wird.

Führt beispielsweise der umlaufende Steuerraum 26 Hochdruck, wirkt dieser über die Steuerleitung 91 und die Abflachung 87 am Kolbenbund 89 auch im Steuerraum 86 und verschiebt dort den Steuerkolben 56 gegen die Kraft der Zentrierfeder 96 in Richtung des unter Niederdruck stehenden Steuerraumes 85. In dieser Schaltstellung des Steuerkolben ist der unter Niederdruck ste­ hende umlaufende Steuerraum 25 über die Steuerleitung 90, die Steuerkante 102a des Steuerkolbenbundes 102, den Steuerraum 104, die Verbindungsbohrung 60 und über die Axialbohrung 64 mit dem Raum 63 verbunden. Erreicht der auch im Raum 63 wirkende Nieder­ druck der Steuerflüssigkeit einen Wert, der der Vorspannkraft der Feder 79 des Ventils 65 entspricht, wird der Schließkörper in Öffnungsrichtung verschoben, so daß die Spülflüssigkeit über die Drosselstelle 73 in den Gehäuseraum 66 strömen kann, dort die wärmeerzeugenden Teile umspült und die aufgenommene Wärme über den Leckflüssigkeitsanschluß 53 zurück in den Tank trans­ portiert. Die Spülflüssigkeitsmenge wird neben dem freien Durch­ flußquerschnitt der Drosselstelle 73 von der an der Drossel­ stelle wirkenden Druckdifferenz festgelegt. Sinkt der Nieder­ druck unter den von der Vorspannung der Schließfeder 79 festge­ legten Wert, schließt das Ventil 65 und unterbricht den Spül­ flüssigkeitsstrom von der Niederdruckseite zum Gehäuseraum 66 solange, bis durch die Speisepumpe dieser eingestellte Druck wieder hergestellt ist. Damit ist mit einer verhältnismäßig kleinzuhaltenden konstanten Fördermenge der Speisepumpe ein schneller Aufbau des gewünschten Niederdruckes zu gewährleisten, wenn dieser infolge auftretender Regelvorgänge oder Drehmoment­ schwankungen einbricht.

Claims (5)

1. Hydromotor, insbesondere Radialkolbenmotor, mit einem innerhalb von diesem angeordneten Spülventil, mit einem Gehäuse, in dem ein Rotor drehbar angeordnet ist, sowie mit einem dreh­ fest im Gehäuse angeordneten Steuerteil, welches die Arbeitsräu­ me mit Hochdruck- und Niederdruckanschlüssen verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Spülventils (50) in einen vom Gehäuseraum (66) getrennten Druckraum (63) mündet, der über ein vom in diesem Druckraum herrschenden Druck betätigbares Ven­ til (65) mit dem Gehäuseraum (66) verbindbar ist, und daß die vom Druckraum (63) zum Gehäuseraum (66) strömende Spülflüssig­ keit über eine die Spülflüssigkeitsmenge begrenzende Einrichtung (73) strömt.

2. Hydromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Druckraum (63) mit dem Gehäuseraum (66) verbindende Ven­ til (65) von einem vom im Druckraum (63) herrschenden Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagten Sitzventil gebildet ist, dessen Schließkörper (67) von einer Feder (79) in Schließrichtung be­ aufschlagt ist.

3. Hydromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den Schließkörper (67) in Schließrichtung beaufschlagende Feder (79) eine Vorspannung aufweist, deren Druckentsprechung geringfügig kleiner ist als der an einer Spei­ sepumpe eingestellte Niederdruck.

4. Hydromotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkörper (67) eine in einer Führungsbohrung (69) geführte hülsenförmige Verlängerung (70) mit Drosselbohrung (73) aufweist.

5. Hydromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenförmige Verlängerung (70) einen einen Hohlraum (75) begrenzenden Boden (72) mit einer Drosselbohrung (73) zur Be­ grenzung der Spülflüssigkeitsmenge und unterhalb der Sitzfläche (68) des Schließkörpers (67) Radialbohrungen (74) aufweist, die in geöffneter Lage des Schließkörpers (67) die über die Drossel­ bohrung (73) in den Hohlraum (75) einströmende Spülflüssigkeit in den Gehäuseraum (66) weiterleiten.