SE514384C2 - Hydraulisk roterande axialkolvmaskin - Google Patents

Description

25 m .. ' ~ - l t < l Detta ändamål uppnås genom en maskin enligt föreliggande uppfinning, vilken kän- netecknas av att nämnda stödtapp i sin ena ände är axiellt förbunden med nämnda vinklade skiva och i sin andra ände är axiellt förbunden med nämnda cylinder- ffumma.

KORT »FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till de föredragna utföranden som visas i figurema, av vilka: Fig. 1 är en axiell genomskämingsbild av en pump i ett första utförande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 är en motsvarande genomskåmingsbild, men med en anslutningsdel på huset demonterad, Fig. 3 &4 visar, i större skala, ett detaljsnitt genom föreliggande uppfinning i ett andra utförande, Fig. 5 8:6 visar, i motsvarande vyer, ett tredje utförande av föreliggande uppfin- ning, och Fig. 7 visar ett fjärde utförande av föreliggande uppfinning.

SÄTT ATT UTFÖRA UPPFlNNlNGEN Den hydrauliska roterande kolvmaskinen enligt föreliggande uppfinning visas i ett föredraget utförande i Fig. 1, som visar pumpens huvuddelar. Pumpen är en axial- kolvpump 1 med ett hus 2 som består av åtminstone två delar, nämligen en husdel 3 och en anslutningsdel 4, med anslutningsöppningar, nämligen en inloppsöppning 5 och en utloppsöppning 6 för anslutning av in- och utgående ledningar för hydraul- vätska till in- och utloppskanaler i pumpens anslutningsdel. En del av huset är en lagerdel för den ingående axeln 8 som år anordnad för att anslutas till en drivmotor, ej visad. Pumpen är av s.k. "bent axis"-typ, och har en första rotationscentrumlinje 9 som utgör rotationscentrumlinje för den ingående axeln 8, samt en andra rota- tionscentrumlinje 10 som lutar i förhållande till den första centrumlinjen med en vin- kel av till exempel 40°. Den andra rotationsoentrumlinjen är centrumlinje för en cylindertrumma 11 som är roterbart lagrad i huset. Cylindertrumman 11 har ett antal kolvar 12, som kan röra sig i huvudsak parallellt med centrumlinjen 10, i en fram- och återgående rörelse i ett motsvarande antal cylindrar 13, löpande axiellt i förhål- lande till centrumlinjen 10 och i perifenled jämnt fördelade utmed en cirkellinje. Varje 10 "15 20 25 30 . f, " i .in < - < . U cylinder 13 har en vätskepassage 15 med en port 16 i den plana ändytan 17 på cylindertrumman 11. Varje öppning 16 har företrädesvis sin största längd utmed den periferíella cirkellinjen 14 och är företrädesvis njurfonnad. Av Fig. 1 framgår vidare att varje kolv 12 har en kolvstång 18 med en sfärisk ände 19, varvid ändama är lag- rade i sfäriska lagerytor som utgör urtag 20 i~en vinklad skiva 21 som utgör en integ- rerad del av den ingående axeln 8. De sfâriska urtagen 20 är roterbart anordnade runt ett radialplan som är vinklat i förhållande till cylindertrummans 11 radialplan, vilket resulterar i den fram- och återgående rörelsen hos kolvama 12 och pumpver- kan enligt en tidigare kånd princip, för att skapa vakuum, d.v.s. sugning, i inlopps- öppningen 5 och tryck i utloppsöppningen 6, se tex. USA-patentet nr 5,176,066. En synkronlseringsanordning finns för att synkronisera rotationsrörelsen hos cylinder- trumman med den vinklade skivans 21 rotation. l det visade exemplet är synkronise- ringsanordningen utförd som en kugghjulstransmission bestående av en kugghjuls- kant 22 på cylindertrumman som samverkar med ett kugghjul 23 på den ingående axeln 8. En stödtapp 24 stöder cylindertrumman N11 utmed centrumlinjen 10 i sam- verkan' med en axel 25 som utgör rotationsaxeln 10 och sticker in genom ett hål 26 i cylindertrumman.

Som nämnts ovan löper cylindrama 13 med sina längsaxlar 13' axiellt, d.v.s. paral- lellt med cylindertrummans 11 rotationsaxel 10. Det framgår emellertid av Fig. 1 att längsaxeln 18' på varje kolvstång 18 kommer att awika från längsaxeln 13' på den cylinder i vilken kolvstången utför en fram- och återgående rörelse. Längsaxeln 18” är också symmetriaxeln för varje kolv som tillsammans sin kolvstång kommer att luta inuti varje cylinder 13. Denna lutning beror på det faktum att lagerytoma 20 är anordnade utmed en cirkellinje i den vinklade skivan 21. Då cylindertrumman 11 och cylindrama 13 lutar i förhållande till den vinklade skivan 21, utför de sfåriska ändama 19 en elliptisk rörelse, sett utmed rotationsaxeln 10. Detta resulterar i koniska rörelser hos kolvstängema. Detta resulterar i sin tur i ett bidrag till det totala synkroniseringsmomentet.

Som framgår av Fig. 1 år kolvama utformade med en konisk yta 12' som har en lut- ning som är något större än den koniska lutningen hos kolvamas axel 18'. Genom kolvens koniska form kommer kolvens lutning i cylindertrumman 11 att begränsas.

Detta begränsar cylindertrummans 11 vridning i förhållande till den vinklade skivan 10 -15 20 25 30 itii a h, :is 14i,,:s:s4f när husets 2 anslutningsdel 4 tas bort Den koniska formen kommer därigenom att eliminera risken för felaktig synkronisering mellan kugghjulen i synkroniseringsan- ordningen.

Stödtappen 24 är i sin ena ände 28 utförd med samma form som de sfäriska kolv- ändama 19, nämligen utformad som ett i huvudsak sfärískt huvud lagrat i ett sfäriskt urtag 29 i centrum av den vinklade skivan 21. Detta förband är tidigare känt från till exempel EP-A1-0 567 805 och säkerställer att stödtappen, med den ände som lig- ger på avstånd från cylindertrumman 11, hålls kvar i den vinklade skivan. Det sfä- riska urtaget 29 har i det visade exemplet en sfärisk kurvforrn, sedd i den axiella genomskämingen, som överskrider 180°, d.v.s. mer än en halvsfär. Följaktligen har det sfäriska urtaget 29 en cirkulär öppning 30 med en mindre diameter än diametem på det sfäriska urtaget 29. Det sfäriska huvudet 28 är försett med en cylindrisk mantelyta 31 som har en diameter som är mindre än diametem på öppningen 30, vilket gör det möjligt för huvudet att monteras i urtaget, förutsatt att stödtappen i huvudsak löper i den andra centrumlinjens 9 riktning. I det monterade läget enligt Fig. 1, när stödtappen lutar i förhållande till centrumlinjen 9, så hålls den emellertid kvar och lagras i det sfäriska urtaget 29 i den vinklade skivan 21. Det sfäriska huvu- dets 28 krökningscentrum sammanfaller med skämingspunkten 32 mellan den första och den-andra centrumlinjen 10, 9.

Stödtappen 24 är försedd med en fjäder 33 som är komprimerad mellan stödtappen 24 och cylindertrumman 11, varigenom cylindertrumman förspänns mot anslut- ningsdelen 4 på huset 2. lnloppsöppningen 5 och utloppsöppningen 6 är försedda med en inloppsport resp. en utloppsport, ej visade, som är riktade inåt i anslutnings- delen 4 och belägna i en plan yta 34, mot vilken den plana ändytan 17 på cylinder- tmmman är förspänd medelst nämnda fjäder 33. Genom denna förspänningskraft kan portama 16, medan cylindertrumman roterar, transportera hydraulvätska med en tätande passning när de i ordningsföljd bringas i förbindelse med portama i anslutningsdelen 4.

Fjädem 33 stöds i sin ena ände 35, som ligger på avstånd från cylindertrumman, av ett fjädersåte 36 som är utfört som ett steg på stödtappen 24. 10 15 20 25 30 1. " \(' L . t. if _ « f r- << r , i* ~< i nu , - - »«.«_.» - ~ - -t < i l ; , = -= ~ u (_ f: u . .. _' i- » . fc; .if m . ;' * *' * <-f - < _ .. , g f rt (t: f, . , 5 l sin andra ände 38 stöds fiädern i ett säte 39 i cylindertrumman 11. I det exempel som visas består detta säte 39 av ett ringformat spår i cylindertrummans cylindriska hål 26. Det framgår av figurema att fjädem är speciellt konstruerad med en första del som har större diameter än diametem hos det cylindriska hålet 26, vilket resulte- rar i att fjädem i denna andra ände hålls fast i sätet Vidare har fjädem i denna andra ände en andra del 40 som har en diameter som är mindre än fiäderdiametem i den motsatta änden till denna andra ände. Denna andra del 40 av fiädern omsluter ett spår 41 i stödtappen, vilket begränsar den axiella rörligheten hos fiädem i för- hållande till stödtappen i denna ände av stödtappen. Genom spåret 41 begränsas tjädems axiella rörelse, vilket framgår av Fig. 2.

Fig. 2 visar en axiell genomskäming av pumpen, varvid anslutningsdelen 4 är demonterad från husdelen 2. Detta utförs genom att skruva bort skruvarna 47, vilka exempelvis är fyra till antalet, löper genom hål i anslutningsdelen 4 och skruvas in i gängade hål i husdelen 2. Anslutningsdelen kan demonteras med ändamålet att återrnontera densamma vriden ungefär 180° för att växla läge på in- och utlopps- öppningama 5, 6. Genom denna vridningsoperation kan samma pump arbeta med sin ingående axel roterande antingen medurs eller moturs. Emellertid, på grund av fiäderns förspänningskraft, pressas cylindertrumman 11 axiellt utåt då anslutnings- delen 4 tas bort Enligt föreliggande uppfinning begränsas den axiella rörelsen i hög grad, i det visade exemplet till storleksordningen någon millimeter. Denna axiella rörelse bestäms av den axiella längden av spåret 41 i stödtappen 24, som gör det möjligt för den ände av fiädem som liggeri cylindertrumman 11 att röra sig axiellt denna korta sträcka. Denna ände av fiädem måste vara rörlig för att kunna utsätta cylindertrumman för förspänningskraften, men enligt föreliggande uppfinning är denna rörelse högst begränsad.

Följaktligen kommer stödtappen i sin ena ände att vara förbunden med den vinklade skivan och i sin andra ände att vara förbunden med cylindertrumman 11. l exemplet enligt Fig. 1 och 2 är förbindelsen mellan stödtappen och cylindertrumman säker- ställd genom en speciell konstruktion av själva tjädem, vilken vid sin ände kommer att förbinda tappen med cylindertrumman och möjliggöra en axiell rörelse inom ett litet område. Fig. 3 och 4 visar ett andra utförande i vilket en standardtyp av skruvfläder 133 kan användas. l detta utförande stöds fjädem i sin ena ände på 10 15 20 25 30 _:. _ :W _ _. -, -í «g _t -< _ ,_. f , , (g '< < «< t “_ _ : v- _ . ;' -'< c; f» _ft _ i ~ f, _. _ _ -. _ 1 j K_- ~ . t ._ , , _ f_- f i 'l f' r-_ t, /_ c _ 6 samma sätt som i det första utförandet, nämligen av ett fast säte på stödtappen 124.

I den andra änden åstadkoms sätesanordningen i form av en låsbricka 142, vilken också förbinder stödtappen med cylindertrumman. Cylindertrumman kan vara för- sedd med ett ringforrnat spår 138, som säkrar brickan mot axiell rörelse i förhållande till cylindertmmman. Den radiellt inre delen av brickan samverkar med spåret 141 i stödtappen, vilket motsvarar det första utförandet. Genom detta spår 41 är sätesan- ordningen, d.v.s. låsbrickan 142, axiellt rörtig i förhållande till stödtappen inom ett litet område, vilket möjliggör en relativrörelse mellan två begränsningsytor 143, 144 vilka axiellt begränsar utsträckningen av spåret 41. l det läge som visas i Fig. 3 är låsbrickan 142 i axialled belägen på avstånd från begränsningsytan 143 (och inte i kontakt med den andra ytan 144), vilket innebär att fjädem 133 medelst brickan 142 överför en förspänningskraft till cylindertrumman i ett driftsläge, då anslutningsdelen 4 av huset 2 är monterad, såsom visas i F ig. 1.

När anslutningsdelen 4 är borttagen, kommer cylindertrumman att förskjutas något utåt i axialled, beroende på att den motverkande kraften från anslutningsdelen tagits bort, se Fig. 4. På grund av verkan av förspänningskraften tillåts fjädem 133 nämli- gen att förskjuta den kombinerade sätes- och förbindelseanordningen, d.v.s. lås- brickan 142, axiellt fram till begränsningsytan 143. Denna axialrörelse begränsas följaktligen i hög grad, vilket resulterar i en obetydlig axialrörelse av cylindertrum< man.

Kvarhållandet av stödtappen 24 i båda dess ändar resulterar i att cylindertrumman hålls kvar i förhållande till den vinklade skivan 21, vilket säkerställer att synkronise- ringsanordningen inte går ur sitt ingrepp medan anslutningsdelen 4 är demonterad.

I det tredje utförandet enligt Fig. 5 och 6 är sätesanordningen vid cylindertmmman skild från förbindelseanordningen mellan stödtappen 224 och cylindertrumman. l detta utförande har trycktjädem i fomi av en skruvtjäder sitt säte direkt mot en sä- tesyta 245 på cylindertrumman. Denna sätesyta 245 löper radiellt inåt innanför fiä- dervarvens 246 periferi vid fiädems ände vid cylindertrumman. l detta utförande är förbindelseanordningen fortfarande en låsbricka 242 som fortfarande förbinder stödtappen 224 med cylindertrumman, med en förutbestämd axiell frigång. l detta 10 15 20 25 30 t:t¥;f>fßt:14i1:=ßss4- 7 utförande är låsbrickan 242 i huvudsak axiellt fixerad vid stödtappen vid den i radi- alled inre delen 244 av brickan. Wdare har spåret 241 en axiell utsträckning som är dlmensionerad för att i huvudsak låsa brickan axiellt I stället har det ringfonnade spåret 238 i cylindertrumman en axiell utsträckning som överskrider brickans tjock- lek. Detta gör det möjligt för brickan att röra sig axiellt inom ett mycket begränsat område. I driftsläget enligt Fig. 5, när anslutningsdelen 4 är monterad enligt Fig. 1, pressar fiädem 233 cylindertrumman 11 axiellt mot insidan av huset, nämligen in- och utloppsportama, vilket sker eftersom brickan 242 ligger på avstånd från sin begränsningsyta 247, men inte bör vara i kontakt med den motsatta begrânsnings- ytan 248. När husets ändparti 4 demonteras, begränsas cylindertrummans axiella rörelse genom brickan 242, beroende på dess anslag mot begränsningsytan 247 med sin radiellt yttre del och den axiella infästningen till stödtappen 224 medelst sin radiellt inre del 244, se Fig. 6. l det fjärde utförandet enligt Fig. 7 är ett ljädervarv 348 på fjädem 333 utformat med en minskad diameter vid fiädems mittparti. Detta tjädervarv 348 samverkar med en midja 341 på stödtappen 324, varvid nämnda midja har en begränsningsyta 343 för fiädervarvet då husets anslutningsdel 4 tas bort. r Liksom vid det första utförandet har fiädem också ett tjädervarv 339 med större diameter, som samverkar med ett spår 338 i hålet 26 i cylindertrumman 11 för att bilda ett säte för fiädem. Det arrangemang som visas i Fig. 7 resulterar i en stabil faslhållning av cylindertrumman 11 även då anslutningsdelen 4 är borttagen.

Uppfinningen är inte begränsad till de utföranden som visats i figurema och beskri- vits ovan. Till exempel kan tjâdem fästas vid cylindertrumman med hjälp av en krymppassning i stället för med ett spår i hålet. Stödtappen kan vara förbunden med den vinklade skivan på annat sätt. Maskinen kan altemativt vara en hydraulmotor, driven av trycksatt hydraulvätska, som genererar ett vridmoment på den vridbara utgående axeln 8, vilken törbinds med den ingående axeln till en maskin.

Claims (7)

10 15 20 25 30 bï: år r: å it”5:s§ß48'\ PATENTKRAV

1. Hydraulisk roterande axialkolvmaskin med ett hus (2), som omger en roterande cylindertrumma (11), innehållande ett antal axiella cylindrar (13) med ett antal fram- och återgående kolvar (12), som går fram och åter mellan två bestämda ändlägen, varvid nämnda kolvar samverkar med en vinklad skiva (21) för att erhålla nämnda fram- och återgående rörelse, varvid nämnda cylindrar har portar (16) som omväxlande fungerar som in- och utloppsportar, varvid nämnda hus har åtminstone en inlopps- och en utloppskanal, vilka var och en har en njurformad port som är rik- tad mot nämnda in- och utloppsportar på nämnda cylindertrumma och samverkar med ett antal av nämnda portar i nämnda trumma, varvid nämnda cylindertrumma är roterbar omkring en första centrumlinje (10) som lutar i förhållande till en andra cent- rumlinje (9) för en ingående/utgående axel (8), varvid nämnda vinklade skiva är roterbar tillsammans med nämnda ingående/utgående axel omkring nämnda andra centrumlinje, samt varvid rotationen av nämnda cylindertrumma och nämnda ingå- ende/utgående axel är synkroniserade medelst en synkroniseringsanordning (22, 23), samt med en central stödtapp (24/124/224/324) som sträcker sig utmed nämnda första centrumlinje mellan nämnda vinklade skiva och nämnda cylinder- trumma, varvid nämnda hus består av åtminstone två delar, där en del (3) av nämnda hus bestämmer läget för den in-/utgående axeln och en andra del (4) inne- håller nämnda njurformade portar, varvid nämnda andra del är demonterbar och åter monterbar cirka 180° vriden kring nämnda första centrumlinje (10), k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda stödtapp (24/124/224/324) i sin ena ände i axialled är infäst vid nämnda vinklade skiva (21) och i sin andra ände (28) i axialled är infäst vid nämnda cylindertrumma (11), varvid nämnda stödtapp begränsar den axiella rörelsen av cylindertrumman iförhållande till den vinklade skivan.

2. Hydraulisk roterande axialkolvmaskin, varvid nämnda stödtapp (24/124/224/324) år försedd med en fjäder (33/133/233/333), som är förspänd mel- lan stödtappen och cylindertrumman (11) för att förspänna cylindertrumman axiellt mot de njurfonnade portama i huset, k ä n n e t e c k n a d a v att stödtappen är försedd med förbindelseanordningar (39/142/242/339) som förbinder cylindertrum- man axiellt med stödtappen, samt medger nämnda begränsade axiella rörelse hos 10 15 20 cylindertrumman, under förspänning från fjädern, fram till en begränsningsyta (143/243) i det läge då nämnda andra del av huset är borttagen.

3. Hydraulisk roterande axialkolvmaskin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda synkroniseringsanordning är en synkroni- seringsanordning med en kugghjulstransmission. (22, 23).

4. Hydraulisk roterande axialkolvmaskin enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kolvar är utformade med en konisk yta (12').

5. ^ Hydraulisk roterande axialkolvmaskin enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda begränsningsyta (143) är en del av ett spår (141) i stödtappen (124).

6. Hydraulisk roterande axialkolvmaskin enligt krav 2, k ä n n e t e o k n a d a v att nämnda fiäder (33/133/233/333) är en skruvfiäder.

7. Hydraulisk roterande axialkolvmaskin enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda fjäder (33) är förbunden med ett spår i ett centralt hål (26) i cylindertrumman (11), varvid en del av stödtappen (24) sticker in i nämnda hål.