DE3700573A1

DE3700573A1 - Kolbenmaschine, insbesondere axial- oder radialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE3700573A1
Application number: DE19873700573
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Nonnenmacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-01-10
Filing date: 1987-01-10
Publication date: 1988-07-21

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kolbenmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten Maschinen ergibt sich der Nachteil, daß infolge der Kompressibilität hydraulischer Druck flüssigkeiten (beim üblichen Druckniveau von Kolbenpumpen bis zu 2%) erhebliche Ungleichförmigkeiten (Pulsationen) des Flüssigkeits stroms auftreten. Bei hohem Druck liegen diese Pulsationen weit über der theoretischen Ungleichförmigkeit nach dem Verdrängungsgesetz, insbesondere bei auf kleinen Hub eingestellten verstellbaren Maschinen. Man könnte dem dadurch begegnen, daß man eine sehr viel größere Anzahl von Kolben vorsieht, hierfür wäre jedoch der Aufwand viel zu groß.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Un gleichförmigkeitsgrad und damit die Geräuschbildung wesentlich redu ziert sind. Dies wird erreicht durch eine verbesserte Umsteuerung von der Niederdruck- zur Hochdruckseite im Totpunkt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Beschreibung und der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Fig. 1 einen Längs schnitt durch eine Radialkolbenpumpe, in Fig. 2 in perspektivischer Darstellung den Steuerkörper der Radialkolbenpumpe, in Fig. 3 eine Schemazeichnung der Erfindung, in Fig. 4 ein Diagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Radialkolbenpumpe weist ein Gehäuse 1 auf, das auf der einen Seite durch einen Deckel 2 verschlossen ist. Im Gehäuse ist eine mittige, durchgehende Längsbohrung 3 ausgebildet, sowie eine sich daran anschließende zylindrische Ausnehmung 4. In der Längsbohrung 3 ist ein Steuerzapfen 5 befestigt, z.B. durch Einpressen, welcher in die Gehäuseausnehmung 4 ragt. Auf diesem Teil des Steuerzapfens ist ein Rotor 6 gleitend gelagert, in dem mehrere radial verlaufende Zylinderbohrungen 7 ausgebildet sind, in denen Kolben 8 gleiten. Diese sind gelenkig mit Gleitschuhen 9 verbunden, die sich mit ihren Gleitschuhsohlen an der Innenfläche 10 eines zylindrischen Hubrings 11 abstützen, welcher fest oder verstellbar in der Gehäuseausnehmung 4 angeordnet ist. Durch seine exzentrische Lage werden den Kolben Hubbewegungen erteilt. Die exzentrische Lage ist im Bild nicht zu erkennen, da die Exzentrizität senkrecht zur Bildebene liegt. Zur Fesselung der Gleitschuhe an den Hubring sind Halteringe 12, 13 vor gesehen.

Im Steuerzapfen sind in der Ebene der Kolbenbohrungen 7 zwei Steuer schlitze 14, 15 ausgebildet, die über ebenfalls im Steuerzapfen aus gebildete Längskanäle 16, 17 und Durchbrüche 16 A, 17 A mit radial im Gehäuse 1 verlaufenden, nach außen dringenden Kanälen 18, 19 verbun den sind. Am Steuerzapfen sind die zwischen den Steuerschlitzen 14, 15 gelegenen Stege mit 18, 19 bezeichnet, an welchen sich die Tot punkte (innerer JT und äußerer AT) befinden.

Der Rotor 6 ist über eine Kreuzgelenkkupplung 21 von einer Trieb welle 20 angetrieben, welche im Deckel 2 in einem Doppelkugellager 22 gelagert ist.

Im Steuerzapfen 5 befindet sich ein mittiger Raum 24, der beid seitig durch Deckel 25, 26 dicht verschlossen ist. Hierzu wird ins besondere auf die Fig. 2 und 3 verwiesen. Vom Steuerschlitz 15 führt eine Drosselbohrung 27 zum Raum 24. Vom Raum 24 geht außerdem ein Kanal 28 aus, der am Steg 18 zwischen den Steuerschlitzen 14 und 15 mündet, und zwar an einer Stelle, die vorzugsweise im Bereich der seitlichen Begrenzung der Schlitze liegt. Insbesondere liegt die Mündung an einer Erweiterung 7 A, wie sie an jeder Kolbenbohrung 7 ausgebildet ist. Die Mündung des Kanals 28 liegt etwa in der Mitte des Stegs 18, und zwar so, daß dann, wenn die Erweiterung 7 A einer Kolbenbohrung 7 mit der Mündung in Verbindung kommt, die Verbindung der Kolbenbohrung 7 mit den Steuerschlitzen 14, 15 unterbrochen ist.

Es sei angenommen, daß der Steuerschlitz 14 der Niederdruck-Steuer schlitz (ND) ist, der Steuerschlitz 15 der Hochdruck-Steuerschlitz (HD). Vom Hochdruck-Steuerschlitz 15 wird der Raum 24 mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel versorgt. Sein Volumen ist min destens so groß wie das Volumen zweier Kolbenbohrungen 7.

Das Diagramm nach Fig. 4 zeigt als Beispiel die theoretische Förderstrompulsation einer Kolbenpumpe für drucklosen Betrieb (strichpunktierte Kurve) und für hohen Arbeitsdruck (ausgezogene Linie). Der Massenfluß am Pumpenausgang erleidet jeweils einen Ein bruch, wenn eine Zylinderbohrung mit noch nicht komprimiertem Druck mittel auf die Hochdruckseite gelangt. Das Kompressionsvolumen für den Zylinderinhalt fehlt am momentanen Förderstrom. Im weiteren Ver lauf erreicht dann der Massenstrom einen Wert, der etwas über der theoretischen Verdrängung liegt. Dank der Kompressibilität ist die Dichte des Mediums nunmehr erhöht, und die Pumpe fördert somit etwas mehr Masse in die Förderleitung als bei drucklosem Betrieb. Der an fängliche Einbruch des Förderstromverlaufs ist etwas von der gewähl ten Umsteuergeometrie abhängig. Er kann kurz und steil, oder auch länger und flacher aussehen. Die im Interesse der Gleichförmigkeit wünschenswerte Streckung über eine ganze Teilung würde aber sehr viel größere Kolbenzahlen erfordern als üblich. Mit herkömmlichen Mitteln ist es nicht möglich, den Einbruch zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Kolbenmaschine behebt diesen Mangel. Die Steuergeometrie ist nun so gestaltet, daß über den Winkelbereich, in dem der Druckanstieg in der Zylinderbohrung er folgen soll (von der Niederdruck- zur Hochdruckseite), Verbindung vom Raum 24 durch die Erweiterung 7 A der Zylinderbohrung 7 zu dieser besteht. Der Querschnitt der Drosselbohrung 27 ist so gewählt, daß das Volumen des Raums 24 annähernd gleichförmig vom Hochdrucksteuer schlitz 15 mit Druckmittel versorgt wird. Wenn die Maschine im Betrieb ist, wird durch die Rotation des Rotors 6 in Pfeilrichtung D über einen kleinen Drehwinkelbereich am Steg 18 bzw. äußeren Tot punkt AT Verbindung hergestellt zwischen der Zylinderbohrung 7 und dem Kanal 28. Über diesen Winkelbereich erfolgt der zusätzliche Druckanstieg in der Zylinderbohrung, wobei das notwendige Kom pressionsvolumen dem Raum 24 entnommen wird. Die Versorgung des Raums 24 mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel erfolgt - dank der Drosselbohrung 27 - über einen deutlich längeren Zeitraum.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung kann primär die Förderstrom pulsation und sekundär die Druckpulsation der Verdrängermaschine für hohe Drücke deutlich verringert werden. Sie läßt sich - wie schon eingangs erwähnt - bei jeder sogenannten schiebergesteuerten Maschine (Axialkolben- und Radialkolbenmaschine) verwirklichen.

Claims

1. Kolbenmaschine, insbesondere Axial- oder Radialkolbenmaschine, mit in einem Rotor (6) in Kolbenbohrungen (7) gleitenden Kolben (8), die sich mit ihren aus dem Rotor ragenden Enden an einem huberzeu genden Glied (11) abstützen, und bei der der Rotor mit einem das Druckmittel steuernden Steuerkörper (5), wie Steuerspiel oder Steuerzapfen, in Wirkverbindung steht, in dem der Hochdruck- und Niederdruckseite zugeordnete, durch Stege (18, 19) getrennte Steuer schlitze (14, 15) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß vom Hochdruck-Steuerschlitz (15) eine drosselnde Verbindung (27) zu einem Druckraum (18) führt, von dem ein Kanal (28) ausgeht, der am Steg (18) und etwa am äußeren Totpunkt zwischen dem Niederdruck steuerschlitz und dem Hochdrucksteuerschlitz mündet - bezogen auf die Drehrichtung D des Rotors - und periodisch Verbindung zu den Kolbenbohrungen (7) hat.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mün dungsstelle des am Steg mündenden Kanals (28) außerhalb des langen Randes der Steuerschlitze liegt und daß an der Kolbenbohrung eine seitliche Erweiterung (7 A) ausgebildet ist, die mit der Mündung des Kanals (28) bei jeder Umdrehung des Rotors in Verbindung kommt.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Raums (24) wenigstens zweimal so groß ist wie dasjenige einer Kolbenbohrung.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Druckraum (24) im Steuerzapfen (5) einer Radialkolben maschine ausgebildet ist.