DE68912352T2 - HYDRAULISCHER MOTOR ODER PUMPE MIT KONSTANTER KLEMMKRAFT ZWISCHEN ROTOR UND öFFNUNSPLATTE. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf hydraulische Motoren oder Pumpen und insbesondere auf jene, welche eine flache Ventil- oder Öffnungsplatte in Verbindung mit einem Drehelement (später hier "Rotor" genannt) verwenden, der eine Mehrzahl von Zylindern bildet, in denen sich eine entsprechende Mehrzahl von Kolben bei der Drehung des Rotors um seine Längsachse hin- und herbewegt. Typischerweise besitzt die Öffnungsplatte zwei bogenförmige Öffnungen, mit denen nacheinander eine Mehrzahl von Zylinderöffnungen des Rotors in Übereinstimmung gebracht werden. Wenn diese Übereinstimmung stattfindet, wird entweder Hochdruck- oder Niederdruckfluid (je nach dem, ob die Vorrichtung als Motor oder Pumpe verwendet wird) durch eine der bogenförmigen Öffnungen in die Zylinder aufgenommen und entweder Niederdruck- oder Hochdruckfluid durch die andere bogenförmige Öffnung von den Zylindern zurückgeführt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Ein Problem bei Pumpen und Motoren der obigen Beschreibung liegt darin, daß ein Konflikt zwischen der Notwendigkeit besteht, einen Hohlsog und eine übermäßige Unterdrucksetzung der Zylinderwände im Rotor zu verhindern, und dem Wunsche, eine konstante Klemmkraft zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte zu schaffen. Ein Hohlsog ergibt sich aus Implosionen von mit dem im Zylinder befindlichen Fluid mitgerissenen Gasen. Diese Implosionen treten als Folge der Dekompression eines Zylinders auf, nachdem er sich von der mit einer bogenförmigen Öffnung der Öffnungsplatte (nämlich der Niederdrucköffnung im Falle einer Pumpe oder der Hochdrucköffnung im Falle eines Motors) übereinstimmenden Stellung wegbewegt hat. Je größer der Bogen, über den der Zylinder unter dieser Bedingung wandert, umso größer ist die Möglichkeit eines Hohlsoges. Eine übermäßige Unterdrucksetzung erfolgt, wenn der Zylinder über eine zu große Vorkompressionszone wandert, bevor das Fluid aus dem Zylinder freigegeben wird. Die Probleme des Hohlsoges und/ oder der übermäßigen Unterdrucksetzung können durch Erweiterung der Winkel gelöst werden, über die sich die bogenförmigen Öffnungen hinziehen, so dass der zuvor erwähnte Bogen genügend klein ist. Ein bekannter Vorschlag zur Lösung des Problemes der übermäßigen Unterdrucksetzung ist es, in der Öffnungsplatte ein Loch vorzusehen, durch welches das Fluid zur bogenförmigen Hochdrucköffnung übertragen werden kann, wenn der Druck im Zylinder den Druck an der Hochdrucköffnung erreicht (siehe z.B. das US-Patent Nr. 4,540,345 Frazer). Wenn jedoch konstruktive Überlegungen die Verwendung eines Rotors mit einer ungeraden Anzahl von Zylindern diktieren (was für gewöhnlich der Fall ist), schränken diese Lösungen die praktikable Geometrie zwischen den Öffnungen des Rotors und der Öffnungsplatte derart ein, daß die Pumpe oder der Motor so konstruiert werden muß, daß er bzw. sie mit einer fluktuierenden Anzahl an Hochdruckzylindern arbeitet, wenn sowohl ein Hohlsog als auch eine übermäßige Unterdrucksetzung verhindert werden soll. Eine Fluktuation der Anzahl der Hochdruckzylinder ist von einer Fluktuation der Vorwärtsschubbelastung am Rotor begleitet und von einer Fluktuation der Klemmkraft zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte. Von einer Fluktuation der Klemmkraft kann erwartet werden, daß zu einer ungleichmäßigen Abnützung der Zwischenflächen von Rotor und Öffnungsplatte führen und zu einer Dosierungsineffizienz, die sich aus dem Leckdruck zum Gehäuse ergibt (was seinerseits praktische Beschränkungen hinsichtlich der Betriebsgeschwindigkeit auferlegen kann). Von einer Fluktuation der Vorwärtsschubbelastung am Rotor kann erwartet werden, daß sie zu einer beschleunigten oder weniger gleichmäßigen Abnützung der Kolbenschuhe und der Schublager führt. Versuche in der Vergangenheit zur Linderung dieser Wirkungen waren auf die Verwendung von zeitgesteuerten Öffnungen in der Fluidverbindung mit hilfsweisen Stützkolben konzentriert, die eine ergänzende Klemmkraft liefern, wenn eine höhere Anzahl von Hochdruckzylindern da ist (siehe z.B. das US-Pat. Nr. 3,037,489 Douglas).
• Dieser Lösungsansatz, der seiner Natur nach eher eine Kompensation als eine Abhilfe ist, schafft nur eine teilweise Lösung und erzeugt das weitere Problem eines erhöhten Geräusches, das vom periodischen Verschließen der Fluidverbindung zu den hilfsweisen Stützkolben herrührt.
• Andere für den technischen Hintergrund bezeichnende Literaturstellen sind die US-A-4,096,786, die US-A-3,999,466 und die GB-A-1,001,889 (insbesondere offenbart die US-A- 4,096,786 eine Konstruktion, die dem Oberbegriffe des Anspruches 1 entspricht und eine Möglichkeit gegen den Hohlsog besitzt, indem Zwischenniveaus für den Druck während der Übergänge vom niedrigen zum hohen Drucke verursacht werden). Keine dieser in diesen Literaturstellen geoffenbarten Konstruktionen geht an die Probleme einer übermäßigen Unterdrucksetzung und einer Fluktuation der Klemmkraft heran, wie es oben beschrieben ist.
• Demgemäß ist es ein Ziel dieser Erfindung, hydraulische Motoren und Pumpen zu schaffen, die einen Hohlsog und eine übermäßige Unterdrucksetzung reduzieren oder verhindern, während sie gleichzeitig eine konstante oder im wesentlichen konstante Klemmkraft zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte liefern.
• Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist es, derartige Motoren und Pumpen zu schaffen, die nicht die Verwendung hilfsweiser Stützkolben erfordern.
• Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, solche Motoren und Pumpen zu schaffen, die mit höheren Geschwindigkeiten betrieben werden können.
• Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, solche Motoren und Pumpen zu schaffen, die mit einer im wesentlichen konstanten Vorschubbelastung am Rotor arbeiten.
• Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, die die beigefügten Patentansprüche sowie die beigelegten Zeichnungen umfaßt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung ist darauf ausgerichtet, hydraulische Kolbenmotoren und -pumpen zu schaffen, die mit einer im wesentlichen konstanten Klemmkraft zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte arbeiten, während sie einen Hohlsog und eine übermäßige Unterdrucksetzung der Zylinderwände verhindert.
• Gemäß der Erfindung ist eine derartige Fluidverbindung zwischen einer ungeradzahligen Mehrzahl von in gleichförmigen Abständen angeordneten Zylinderöffnungen des Rotors und den beiden bogenförmigen Öffnungen der Öffnungsplatte vorgesehen, daß jeweils eine andere Zylinderöffnung mit einer anderen bogenförmigen Öffnung in übereinstimmende Lage zu liegen kommt, wenn jede Zylinderöffnung in Übereinstimmung mit einer der bogenförmigen Öffnungen zu gelangen beginnt. Daher arbeitet eine Pumpe oder ein Motor gemäß der vorliegenden Erfindung, ganz unähnlich den in den oben zitierten Patenten geoffenbarten Konstruktionen, mit einer konstanten Anzahl an Hochdrucköffnungen. Deshalb sollte die Größe der Kraft im wesentlichen konstant bleiben, obwohl die Verteilung der Klemmkraft über einen begrenzten Bereich variieren wird. Um einen andernfalls erfolgenden Hohlsog zu verhindern, sind erfindungsgemäß Einrichtungen zum Hineinzwingen des Fluides in jeden Zylinder während jenes Abschnittes des Dekompressionshubes des zugeordneten Kolbens eingebaut, dessen Zylinderöffnung sich von der übereinstimmenden Lage mit einer bogenförmigen Niederdrucköffnung (im Falle einer Pumpe) oder einer bogenförmigen Hochdrucköffnung (im Falle eines Motors) entfernt hat. Das hinzutretende Fluid vermindert die Druckabnahme im Zylinder, um Hohlsogeffekte zu verhindern, und es wird von einem in Drehrichtung vorangehenden Zylinder geliefert. Das Volumen des in jeden Zylinder während des Dekompressionshubes des zugehörigen Kolbens hineingezwungenen Fluides wird anschließend in einem sehr frühen Stadium des Kompressionshubes des zugehörigen Kolbens aus dem Zylinder und in den in Drehrichtung nachfolgenden Zylinder entleert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Figur 1 veranschaulicht eine hydraulische Pumpe oder einen Motor in teilweisem Querschnitt.
• Figur 2 ist eine teilweise Schnittansicht der Öffnungsplatte und des darin gezeigten Gehäuses nach der Linie 2-2 der Figur 1. Diese Zeichnung veranschaulicht Einrichtungen zum Hinzufügen von Fluid während des Dekompressionshubes des zugehörigen Kolbens zu jedem Zylinder gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
• Figur 3 ist eine Querschnittsansicht (ohne Schraffierung) des Rotors, die über einen Aufriß der Öffnungsplatte gelegt ist, wobei beide entlang der Linie 3-3 der Figur 1 aufgenommen sind.
• Die Figuren 4 (a-e) sind Teilansichten, ähnlich jener der Figur 3, und sind dazu vorgesehen, um die Fluidverbindung zwischen einander benachbarten Zylinderöffnungen des Rotors und den Fluidaustauschöffnungen der Öffnungsplatte gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu veranschaulichen.
• Figur 5 ist ein Aufriß der in Figur 1 gezeigten Öffnungsplatte, wie sie in der durch die Linie 3-3 darin angedeuteten Richtung zu sehen ist.
• Figur 6 ist eine Querschnittsansicht der Öffnungsplatte der Figur 5 entlang der Linie 6-6 derselben.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
• Fachleuten auf dem Gebiete der Technik, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden erkennen, daß die in Figur 1 veranschaulichte Vorrichtung 8 entweder als Pumpe oder als Motor betrieben werden kann. Um den Leser von wiederholten Erinnerungen an diese Ambivalenz der Anmeldung zu bewahren, und ohne die Absicht, die Erfindung durch die Art, wie sie angewendet wird, zu beschränken, wird die Vorrichtung 8 gemäß ihrem Betriebe als Pumpe beschrieben.
• In Figur 1 ist die Pumpe 8 eine hydraulische Axialkolbenpumpe, bei der ein im allgemeinen zylindrischer, getriebemäßig an einer Welle 12 angreifender Rotor 10 gedreht wird, um Kolben (wie bei 14) dazu zu veranlassen, sich innerhalb von in einem Zylinderbüchsenteil 18 des Rotors ausgebildeten Zylindern (wie bei 16) hin- und herzubewegen. Die hin- und hergehende Bewegung der Kolben 14 wird durch eine Nockenanordnung 20 bewirkt, bei dem kugelförmige Enden 22 der Kolben in Schuhe 24 eingepaßt sind, die sich an einer Taumelplatte 26 abstützen. Der Büchsenteil 18 bildet neun sich in Axialrichtung erstrekkende Zylinder 16 mit in Umfangsrichtung gleichmäßigem Abstande und neun zugehörige Gegenbohrungen 27. Eine ringförmige Verlängerung 28 des Rotors 10 bildet einen ringförmigen Vorsprung 19. Die Gegenbohrungen 27 erstrecken sich vom Vorsprung 19 zu den Zylindern 16. Dementsprechend bildet der Rotor 10 neun gleichmäßig voneinander beabstandete Zylinderöffnungen (wie bei 30), von denen eine jede einem besonderen Kolben und einem speziellen Zylinder zugeordnet ist und damit in Fluidverbindung steht. Der Vorsprung 19 liegt einer ersten Fläche 34 einer Öffnungsplatte 36 gegenüber.
• Nun unter Bezugnahme auf die Figuren 2, 5 und 6, bildet die Öffnungsplatte 36 zwei bogenförmige Einlaß- und Auslaßkanäle 48,50 und zwei zusätzliche Kanäle 52,54, die sich von der ersten Fläche 34 in die Platte hineinerstrecken. Die erste Fläche 34 begrenzt somit zwei bogenförmige Öffnungen 40,42 und zwei Fluidaustauschöffnungen 44,46. Die bogenförmigen Öffnungen 40,42 sind voneinander durch zwei Winkelbereiche 66,68 beabstandet, und die Fluidaustauschöffnungen 44, 46 sind, wie dargestellt, in einem Bereiche angeordnet.
• Bezugnehmend auf die Figuren 3 und 5 ist die Öffnungsplatte 36 bezüglich des Rotors 10 derart ausgebildet, daß die Zylinderöffnungen 30 nacheinander über den bogenförmigen Öffnungen 40,42 und die Fluidaustauschöffnungen 44,46 zu liegen kommen, wenn sich der Rotor dreht. Der Winkelbereich 68 ist genügend breit, und die Fluidaustauschöffnungen 44,46 sind entsprechend angeordnet, um zu sichern, daß keine Zylinderöffnungen 30 gleichzeitig über eine bogenförmige Öffnung und eine Fluidaustauschöffnung zu liegen kommt, wenn zwei benachbarte Zylinderöffnungen 30 in diesem Bereiche angeordnet sind. Der Winkelbereich zwischen der Fluidaustauschöffnung 46 und der bogenförmigen Öffnung 42 ist jedoch nur etwas größer als derjenige Winkelbereich, der von einer Zylinderöffnung 30 eingenommen wird. Die bogenförmigen Öffnungen 40,42 sind bezüglich der Zylinderöffnungen 30 des Rotors derart geformt, daß jeweils eine andere Zylinderöffnung, wie sie bei 30b gezeigt ist, mit der bogenförmigen Einlaßöffnung in Übereinstimmung tritt, sobald jede Zylinderöffnung, wie bei 30a gezeigt ist, in Übereinstimmung mit der bogenförmigen Auslaßöffnung 42 gelangt. Demgemäß gibt es während des Betriebes der Pumpe 8 im dargestellten Ausführungsbeispiel stets vier Hochdruckzylinder und fünf Niederdruckzylinder.
• Unter neuerlicher Bezugnahme auf die Figuren 1, 5 und 6 ist die Öffnungsplatte 36 vorzugsweise vom schwimmenden Typ, bei dem die Platte während des Betriebes der Pumpe 8 in Abhängigkeit vom Fluiddruck gegen den Vorsprung 19 gepreßt wird. Die Platte 36 hat darin ferner vier Zylinderbohrungen (wie bei 56) ausgebildet. Die Zylinderbohrungen nehmen herkömmliche hohle Ausgleichskolben (wie bei 58) auf der Hochdruckseite auf, sowie Übertragungsrohre (wie bei 59) an der Niederdruckseite, oder sie nehmen Ausgleichskolben an beiden Seiten auf, wenn die Vorrichtung 8 als Zweirichtungsmotor betrieben wird. Die Öffnungsplatte 36 begrenzt ferner zwei kleinere (nicht dargestellte) Bohrungen, die (nicht dargestellte) Federn aufnehmen, welche in herkömmlicher Weise dazu benützt werden, um die Platte beim Hochlauf gegen den Rotor 10 zu drücken. Die Zylinderbohrungen 56 erstrecken sich von einer zweiten, vom Rotor 10 weggewandten Fläche 60 derselben in die Öffnungsplatte 36 hinein und treffen auf die bogenförmigen Kanäle 48,50, so daß eine Fluidverbindung durch die Ausgleichskolben 58 und die Übertragungsrohre 59 zwischen einem Niederdruck-Einlaßkanal 62 und der jeweiligen bogenförmigen Einlaßöffnung 40 geschaffen wird, sowie zwischen einem Hochdruck-Fluidauslaßkanal 64 und der bogenförmigen Auslaßöffnung 42. Die Ausgleichskolben 58 und die Übertragungsrohre 59 haben in im Gehäuse 76 ausgebildeten (nicht dargestellten) Bohrungen ihren Sitz, und die Öffnungsplatte wird so an einer Drehung gehindert.
• Bezugnehmend nun auf die Figuren 1 und 2, begrenzt die Öffnungsplatte 36 eine Bohrung 74, die sich von der zweiten Fläche 60 in die Platte hineinerstreckt, um auf die zusätzlichen Kanäle 52,54 zu treffen. Das Gehäuse 76 der Pumpe 8 begrenzt zwei abgestufte Bohrungen 78,80. Eine Hülse 81 ist dicht in einen Abschnitt größeren Durchmessers der abgestuften Bohrung 80 eingepaßt. Innerhalb der Büchse 81 sind eine erste und eine zweite Feder 82,84 sowie ein Kolben 86 aufgenommen. Die Hülse 81 ist an einem Ende zum Eingriff in einen mit einem Gewinde ausgebildeten Kolben 93 mit einem Gewinde versehen, der sich einstellbar in die Hülse 81 erstreckt, um die Federn 82,84 vorzuspannen. Die erste Feder 82 nimmt eine erste Kammer 88 veränderlichen Volumens ein, die durch den Kolben 86 und einen Abschnitt der Hülse 81 begrenzt ist. Die zweite Feder 84 nimmt eine zweite Kammer 90 veränderlichen Volumens ein, die durch die Hülse 81, den Kolben 86 und den mit dem Gewinde versehenen Kolben 93 begrenzt ist. Ein Lecken aus der Kammer 90 wird durch eine Dichtung 95 verhindert, die den Kolben 93 umgibt. Innerhalb der Bohrung 74 und der Bohrung 78 ist ein Rohr 94 aufgenommen, das mit Dichtungen 96,98 ausgestattet ist. Das nicht besetzte Volumen in den zusätzlichen Kanälen 52,54, dem Gehäuse 76 und den Bohrungen 74,78,80 ist mit Fluid geflutet. Die zweite Kammer 90 steht mit dem Fluid des Gehäuses über eine Öffnung 101 in der Hülse 81 in Verbindung, die mit einer dritten Bohrung 100 im Gehäuse 76 fluchtet.
• Bezugnehmend nun auf die Figuren 1 und 3, ist die Öffnungsplatte 36 bezüglich des Rotors 10 derart angeordnet, daß jede Zylinderöffnung 30 auf die Drehlage 72 hin zentriert ist, wenn sich der zugehörige Kolben in der unteren Totpunktlage befindet (d.h. wenn der Kolben voll zurückgezogen ist). Demgemäß ist jede Zylinderöffnung 30 auf die Drehlage 70 hin zentriert, wenn sich ihr zugehöriger Kolben in der oberen Totpunktlage befindet (d.h. wenn der Kolben voll vorgeschoben ist). Die Vorkompressionszone wird durch einen Winkelbereich 67 gebildet, der sich von der Position 72 zur bogenformigen Öffnung 42 hin erstreckt.
• Die Einzelheiten der Fluidverbindung zwischen den Fluidaustauschöffnungen 40,42 und den Zylinderöffnungen 30 sind am besten unter Bezugnahme auf Figur 4 verständlich. Wie in Fig. 4(b) veranschaulicht ist, ist eine vordere Zylinderöffnung 30c noch übereinstimmend auf die zweite Fluidaustauschöffnung 46 ausgerichtet, wenn eine benachbarte, hintere Zylinderöffnung 30d mit der ersten Fluidaustauschöffnung 44 in Übereinstimmung kommt. Vorzugsweise ist die Geometrie so ausgelegt, daß die Zylinderöffnung 30c beginnt, ihre Übereinstimmung mit der zweiten Fluidaustauschöffnung 46 zu vermindern, wenn die Zylinderöffnung 30d beginnt, mit der ersten Fluidaustauschöffnung 44 in Übereinstimmung zu gelangen. Unter gemeinsamer Bezugnahme auf die Figuren 2 und 4(a) ist ersichtlich, daß eine Zylinderöffnung 30c die Drehstellung 72 eben passiert hat und mit der zweiten Austauschöffnung 46 in Übereinstimmung steht, während die in Drehrichtung nachfolgende Zylinderöffnung 30d noch nicht mit der ersten Austauschöffnung in Übereinstimmung gelangt ist. Während dieser Zeit (oder wenn die Zylinderöffnung 30c in Übereinstimmung mit beiden Austauschöffnungen steht und die Position 72 passiert hat) veranlaßt der Kolben in dem der Zylinderöffnung 30c zugeordneten Zylinder, daß ein Volumen an Fluid durch die zweite Austauschöffnung 46 hindurch herausgelassen wird, und daß sich die erste Kammer 88 variablen Volumens auf Grund des entsprechenden Volumens an Fluid, das darin aufgenommen wird, ausdehnt, wenn sich der Kolben 86 gegen die zweite Kammer 90 variablen Volumens bewegt. Später befinden sich einander benachbarte Zylinderöffnungen 30c,30d jeweils in Übereinstimmung mit Austauschöffnungen 46,44, wie in Figur 4(c) gezeigt ist. Während dieser Zeit bleibt das Volumen der ersten Kammer 88 im wesentlichen konstant, da das Fluid noch aus dem der Zylinderöffnung 30c zugeordneten Zylinder durch die zweite Austauschöffnung 46 hindurch entleert wird, während ein äquivalentes Volumen an Fluid durch die erste Austauschöffnung 44 hindurch und in den der Zylinderöffnung 30d zugeordneten Zylinder entleert wird. Später befindet sich die Zylinderöffnung 30d in Übereinstimmung mit der ersten Austauschöffnung 44, und die Zylinderöffnung 30c hat die übereinstimmende Lage mit der zweiten Austauschöffnung 46 verlassen, oder, wie in Figur 4(d) gezeigt ist, die Zylinderöffnung 30d befindet sich in Übereinstimmung mit beiden Austauschöffnungen 44,46, ist aber noch nicht auf die Drehlage 72 hin zentriert. Während dieser Zeit bewegt sich der Kolben 86, um die erste Kammer 88 auf Grund der sich aus der Ausdehnung der ersten Kammer 88 während der durch Figur 4(a) veranschaulichten Zeitperiode ergebenden zusätzlichen Federkraft zusammenzudrücken, und das Fluid wird entweder durch beide Austauschöffnungen 44,46 hindurch entleert, oder durch die erste Austauschöffnung hindurch in den der Zylinderöffnung 30d zugeordneten Zylinder. Die Figur 4(e) veranschaulicht die Wiederholung des Zyklus, wenn die Zylinderöffnung 30d die Drehlage 72 passiert hat und in ähnlicher Weise wie zur Zylinderöffnung 30c in Figur 4(a) angeordnet ist.
• Die Anordnung von Feder und Kolben der Figur 2 sollte so gewählt werden, daß Frequenzen vermieden werden, bei denen eine Resonanz auftritt, wenn einmal der Bereich der Geschwindigkeiten gegeben ist, über den die Pumpe 8 betrieben werden soll. Die Anordnung sollte auch so dimensioniert werden, daß ein Austausch des nötigen Fluidvolumens ohne großen Druckaufbau geschaffen wird. Dieses Volumen kann durch Vorschieben oder Zurückziehen des Kolbens 93 eingestellt werden, um die Vorspannung an den Federn 82,84 zu verändern.
• Aus dem Obigen sollte klar sein, daß die Erfindung ein lange anstehendes Problem bei der Konstruktion hydraulischer Axialkolbenmotoren und -pumpen löst. Der Hohlsog, der sich andernfalls aus der Verwendung von bogenförmigen Öffnungen ergeben würde, die einen begrenzten Winkelbereich bedecken, wird verhindert, indem Einrichtungen zur Zufügung von Fluid zu jedem Zylinder vorgesehen sind, nachdem sich dieser während des Dekompressionshubes seines zugeordneten Kolbens aus der übereinstimmenden Lage mit einer bogenförmigen Öffnung der Öffnungsplatte entfernt hat. Dieser Ansatz bei der Lösung des Hohlsogproblemes ermöglicht die Verwendung einer Öffnungsplatte, in der die bogenförmigen Öffnungen sich über einen begrenzteren Winkelbereich hinziehen, der benötigt wird, um eine konstante Anzahl an Hochdruckzylindern in Pumpen oder Motoren vorzusehen, die so konstruiert sind, daß sie mit einer ungeradzahligen Mehrzahl von Zylindern arbeiten. Überdies wird auch eine übermäßige Unterdrucksetzung der Zylinder vermieden, da jeder Zylinderöffnung gestattet wird, Druck abzulassen, indem ein geringes Fluidvolumen durch die zweite Fluidaustauschöffnung 46 hindurch entleert wird, und da jede mit der bogenförmigen Öffnung 42 beinahe unmittelbar nach dem Verlassen der übereinstimmenden Lage mit der zweiten Austauschöffnung in Übereinstimmung gelangt.
• Fachleute in der Technik von Kolbenmotoren und pumpen werden erkennen, daß die beschriebene Kombination von Kolben und Feder nur eine aus einer Anzahl von Mitteln zum Hineinzwingen von Fluid in jeden Zylinder während des Dekompressionshubes des zugehörigen Kolbens ist. Funktionell äquivalente Anordnungen könnten jede beliebige bekannte Form für das verwenden, was im wesentlichen eine hydraulische Kapazitätskammer ist. Solche Anordnungen könnten beispielsweise Balgen oder Membranen verwenden. Es sollte gleichermaßen klar sein, daß die Anordnung dieser Zwingeinrichtung in im Gehäuse 76 ausgebildeten Bohrungen nicht beschränkend ist, weil es die besondere Art ist, durch welche das Hohlsogproblem gelöst wird und nicht die Art, durch die die hierin gelehrte Lösung in die Konstruktion der Pumpe oder des Motors eingebaut ist, was jenen Aspekt der Erfindung kennzeichnet. Ferner kann gemäß der hier enthaltenen Lehre auch eine einzige Fluidaustauschöffnung verwendet werden, die genügend lang ist, um die gleichzeitige Übereinstimmung mit zwei einander benachbarten Zylinderöffnungen zu gestatten, und dies wird als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet. Demgemäß ist die Erfindung lediglich durch die folgenden Patentansprüche beschränkt.

Claims (10)

1. Hydraulischer Kolbenmotor oder hydraulische Kolbenpumpe (8) mit einem Gehäuse (76), in dem die folgenden Elemente enthalten sind, wobei der Motor oder die Pumpe in Kombination aufweist: ein Drehglied (10), das eine ungeradzahlige Mehrzahl von Zylindern (16) bildet, in denen jeweils ein zugehöriger Kolben (14) angeordnet ist, welches Glied eine Fläche (19) besitzt, die eine ringförmig angeordnete Mehrzahl von gleichmäßig voneinander beabstandeten Zylinderöffnungen (30) begrenzt, von denen eine jede Zylinderöffnung einem der Kolben bzw. Zylinder zugeordnet ist und damit in Fluidverbindung steht; eine mit dem Glied (10) zum Veranlassen einer hinund hergehenden Bewegung der Kolben (14) in den Zylindern (16) auf Grund der Drehung des Gliedes betreibbare Nockenanordnung (24, 26), welche Bewegung den Kompressions- und Dekompressionshüben der Kolben entspricht; eine zylindrische Öffnungsplatte (36), die koaxial mit dem Drehglied angeordnet ist und zur Fluidverbindung mit ihm ausgebildet ist, welche Öffnungsplatte eine erste flache Oberfläche (34) bildet, die der Fläche (19) des Drehgliedes (10) gegenüberliegt, und eine zweite flache Oberfläche (60), die dem Glied abgewandt ist, welche erste Fläche zwei bogenförmige, sich in Umfangsrichtung erstreckende Öffnungen (40, 42) begrenzt, die über zwei Winkelbereiche (66, 68) voneinander getrennt sind, sowie zumindest eine Fluidaustauschöffnung, die in einem dieser Winkelbereiche angeordnet ist; wobei die Öffnungsplatte (36) bezüglich des Drehgliedes (10) derart ausgebildet ist, daß die Zylinderöffnungen (30) nacheinander mit den bogenförmigen Öffnungen (40, 42) sowie mit der zumindest einen Fluidaustauschöffnung in Übereinstimmung gelangen, wenn sich das Glied (10) dreht;

dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsplatte (36) ferner bezüglich des Drehgliedes (10) derart ausgebildet ist, daß im wesentlichen zur selben Zeit, in der eine Zylinderöffnung (30) damit beginnt, während des Dekompressionshubes ihres zugehörigen Kolbens mit einer bogenförmigen Öffnung (40) in Übereinstimmung zu gelangen, eine andere Zylinderöffnung (30) damit beginnt, während des Kompressionshubes ihres zugehörigen Kolbens mit der anderen (42) der bogenformigen Öffnungen in Übereinstimmung zu gelangen, und derart, daß zumindest eine Fluidaustauschöffnung von den bogenförmigen Öffnungen (40, 42) durch Abstände getrennt ist, welche sichern, daß keine der Zylinderöffnungen (30) gleichzeitig mit einer bogenförmigen Öffnung und der zumindest einen Fluidaustauschöffnung in Übereinstimmung gelangt, wobei die Öffnungsplatte (36) bezüglich des Gliedes (10) und der Nockenanordnung (24, 26) derart angeordnet ist, daß jede Zylinderöffnung (30) mit der zumindest einen Fluidaustauschöffnung in Übereinstimmung gelangt, nachdem sie die übereinstimmende Lage mit der einen bogenförmigen Öffnung (40) verlassen hat, jedoch bevor ihr zugehöriger Kolben seinen Dekompressionshub vollendet.

2. Motor oder Pumpe nach Anspruch 1, worin die erste Oberfläche zwei Fluidaustauschöffnungen (44, 46) begrenzt, die in dem Winkel bereich derart angeordnet sind, daß eine in Drehrichtung vorangehende Zylinderöffnung ihre Übereinstimmung mit einer zweiten von den Fluidaustauschöffnungen zu vermindern beginnt, wenn eine der Zylinderöffnungen damit beginnt, mit einer ersten von den Fluidaustauschöffnungen in Übereinstimmung zu gelangen.

3. Motor oder Pumpe nach Anspruch 2, wobei ferner eine hydraulische Kapazität (84,86,88) vorgesehen ist, die mit den Fluidaustauschöffnungen zum Hineinzwingen von Fluid in jeden Zylinder während des Dekompressionshubes in Fluidverbindung steht, nachdem seine zugehörige Zylinderöffnung die übereinstimmende Lage mit einer bogenförmigen Öffnung verlassen hat.

4. Motor oder Pumpe nach Anspruch 3, worin die hydraulische Kapazität derart betreibbar ist, daß sie auf Grund des vom in Drehrichtung vorhergehenden Zylinder durch die zweite Fluidaustauschöffnung hindurch entleerten Fluides das Fluid in jeden Zylinder durch die erste Fluidaustauschöffnung hindurch hineinzwingt.

5. Motor oder Pumpe nach Anspruch 4, worin die hydraulische Kapazität derart betreibbar ist, daß sie von jedem Zylinder Fluid aufnimmt, nachdem der zugehörige Kolben seinen Dekompressionshub vollendet hat, jedoch bevor ein in Drehrichtung nachfolgender Zylinder mit der ersten Fluidaustauschöffnung in Übereinstimmung gelangt ist.

6. Motor oder Pumpe nach Anspruch 5, worin die hydraulische Kapazität derart betreibbar ist, daß sie Fluid in jeden Zylinder durch die erste Fluidaustauschöffnung hindurch hineinzwingt, nachdem der in Drehrichtung vorhergehende Zylinder die übereinstimmende Lage mit der zweiten Fluidaustauschöffnung verlassen hat.

7. Motor oder Pumpe nach Anspruch 6, worin die Öffnungsplatte eine Öffnungsplatte vom schwimmenden Typ ist, wobei ihre erste Oberfläche während des Betriebes der Pumpe oder des Motors durch den Fluiddruck gegen den Rotor gepreßt wird.

8. Motor oder Pumpe nach Anspruch 7, worin die Öffnungsplatte ferner eine erste Bohrung begrenzt, die sich von der zweiten Oberfläche in die Öffnungsplatte hineinerstreckt, um auf den Austauschöffnungen entsprechende Bohrungen zu treffen, und worin das Gehäuse eine gegenüberliegende Bohrung begrenzt, die mit der ersten Bohrung fluchtet, wobei die Bohrungen dazu dienen, einen Fluidverbindungsweg zwischen den Austauschöffnungen und der hydraulischen Kapazität zu schaffen, wobei ferner ein Rohr vorgesehen ist, das innerhalb der ersten und der gegenüberliegenden Bohrung aufgenommen ist, um den Verbindungsweg ohne Unterbrechung durch das zwischen der Öffnungsplatte und dem Gehäuse angeordnete Fluid zu schaffen.

9. Motor oder Pumpe nach Anspruch 6, worin die hydraulische Kapazität einen Kolben und zwei Federn aufweist.

10. Motor oder Pumpe nach Anspruch 9, wobei ferner ein Mechanismus für eine einstellbare Vorspannung zum Einstellen der Aufnahmefähigkeit der hydraulischen Kapazität vorgesehen ist.