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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.
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Hydraulic machine
The invention relates to a hydraulic machine, comprising an eccentric cylinder which is mounted on a shaft rotating in the central axis of a stationary housing, and at least two pistons which are movably mounted in cylinders connected to the housing and with the eccentric cylinder via sliding shoes are in connection, with recesses which are open towards the sliding surface and are provided in their sliding shoes, which are continued through the pistons and in which there is a liquid pressure suitable for at least partial absorption of the radial forces transmitted between the sliding surfaces.
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Axis of rotation of the shaft lateral deflection during the movement phase characterized by the greatest transmitted thrust.
The corresponding transverse component of the transmitted forces cannot be absorbed by the fluid pressure in the recesses, since the fluid pressure is directed normal to the sliding surface. The ideal state of vanishing transverse forces is given with this arrangement when a cylinder is in the upper and lower end position in which no thrust is transmitted anyway.
In contrast, the invention achieves that the mean product of lateral deflection and transmitted thrust is as small as possible. For this purpose, it is provided that the axis of each cylinder is inclined with respect to the radial plane given by the housing axis and intersects the eccentric axis when the associated piston is approximately in the middle of its pressure stroke for a given direction of rotation of the shaft.
The invention will then be explained in more detail using the exemplary embodiment shown in the figures. In accordance with the predominant importance of the invention for liquid pumps, it relates to a pump with five radially directed pistons. However, the embodiments of the invention are not limited in their industrial application to such pumps. B. can also be applied to hydraulic motors. Depending on the specific purpose, a different number of radially directed cylinders will be arranged in one or more circles.
FIG. 1 shows the pump selected as an exemplary embodiment in a front view, some parts being shown in section along the plane designated by I-I in FIG. Fig. 2 shows the same pump partly in side view and partly in section according to the area designated in Fig. 1 with II-II.
FIG. 3 shows, as an enlargement from FIG. 1, a sliding shoe according to the invention.
The shaft 11 carrying the eccentric 10 is rotatably mounted in the side walls 12, 13 of the housing 14, in which the various pump units consisting of a holder 15 and a cylinder 16 fastened therein as well as the usual and therefore not further described valves, feed lines, etc. are attached are.
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In each of the cylinders 16 there is mounted a piston 17 which moves in the usual way and which is preferably pressed against the eccentric 10 by an elastic device such as a spring 18.
The dynamic connection between the various pistons 17 and the eccentric is made via a sliding shoe 19 each, which is articulated to the corresponding piston by means of a connecting piece, a ball joint preferably being used, the spherical joint head 20 of which is firmly connected to the piston in a corresponding recess in the Slide shoe 19 is movably mounted.
Details of the sliding shoe are shown in FIG. 3. Each sliding shoe has a concave surface, the curvature of which corresponds to that of the cylindrical surface 21 of the eccentric 10.
In this there is a recess 22 which is connected to the interior of the cylinder by means of the bore 23 along the axis of the slide shoe and a bore 24 guided through the corresponding joint head 20 and piston 17, so that said recess 22 is separated from the Lubricating properties exhibiting liquid is met, of course, the pressure prevailing in the cylinder also determines in the recess of the liquid pressure.
The size of the recess 22 in the sliding shoe is equal to the cylinder surface. These parts are dimensioned taking into account the pressure caused by the inevitable leakage of liquid at the edge 25 of the slide shoe sliding on the surface 21 of the eccentric 10, and the like. so that the pressure that is established inside the recess 22, together with the outwardly decreasing pressure in the edge parts 25, largely compensates for the axial thrust to which the piston is subjected when the machine is in operation.
In the manner described, the majority of the stress on the non-rotating part interacting with the eccentric is absorbed by the hydrostatic bearing located between the sliding shoe and the eccentric. Since the pumping liquid has lubricant properties of the two devices in question, permanent lubrication between the parts responsible for converting the form of movement from the rotation of the eccentric to the reciprocating movement of the piston is ensured.
The connecting joints between the eccentric and piston formed by the described sliding shoes 19 are laterally deflected during operation of the device according to the invention according to the length of the sliding shoes and the eccentricity of the eccentric, whereby the transmitted forces receive a transverse component. Taking into account the fact that the liquid pressure generated in the recesses 22 is normal to the sliding surface, the invention therefore provides, instead of arranging the cylinders 16 precisely in the direction of the axis of rotation of the shaft in the housing, to orient them preferably so that the sliding shoe and piston approximately become coaxial in the middle of the pressure stroke.
In this way, the deflection during the movement phase characterized by the greatest transmitted thrust is reduced as much as possible, which at the same time results in the most reasonable distribution and utilization of the counterpressure of the liquid in the sliding shoe recesses.