Hydraulische Drehkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung einer hydraulischen Drehkolbenmaschine mit einem ringförmigen Hohlraum, in den Druckmittelein- und -auslässe münden und der aus an den Übergangsstellen abgedichteten Begrenzungswänden des Drehkolbens und des um diesen herumgreifenden Gehäuses gebildet ist, von denen der Drehkolben oder das Gehäuse dreh bar ist, wobei in den ringförmigen Hohlraum zwei oder mehr mit dem Drehkolben fest verbundene Kol bennasen greifen,
denen für jede Umlaufrichtung jeweils aus Taschen im Gehäuse in den Ringraum ein schwenkbare Klappen zugeordnet sind, die jeweils bei derseits ihrer Tasche zwangsgesteuert verschwenkbar im Gehäuse gelagert sind. Derartige Drehkolbenma- schinen dienen entweder als Pumpe oder als Antriebs motore, wobei jeweils entweder das äussere Gehäuse oder der Drehkolben umläuft.
Bei der praktischen Anwendung derartiger Dreh kolbenmaschinen hat sich gezeigt, dass die Bewegun gen der Klappen Unregelmässigkeiten im Umlauf des rotierenden Teils der Maschine verursachen. Untersu chungen haben ergeben, dass dies auf die Abdichtung zwischen der Lagernabe der Klappen und den Taschenwandungen des Gehäuses zurückgeht. Bei den bekannten Drehkolbenmaschinen stützt sich nämlich die Lagernabe zur Erzielung einer Abdichtung zwi schen der Lagernabe und der sie aufnehmenden Taschenwandung unmittelbar auf der Taschenwandung ab, so dass die Klappenbewegungen die Überwindung erheblicher Reibungskräfte erfordern, da das Druck mittel die Klappennaben fest auf die Taschenwandung aufdrückt.
Dies lässt eine Spitze im Klappendrehmo- ment auftreten, welches Stösse im Umlauf der Maschine verursacht.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bei anderen bekannten Drehkolbenmaschinen anderer Bauart die Lagernaben beiderseits der die Lagernaben aufnehmen den Taschen gelagert und zwischen der Klappennabe und der Taschenwandung ein Bewegungsspalt vorhan- den, in welchen örtlich ein Dichtstreifen aus Dich tungsmaterial eingreift.
Hierdurch sind zwar die Reibungskräfte vermin dert, doch ist eine derartige Dichtung einem starken Verschleiss unterworfen, so dass die Abdichtung nach einiger Zeit verloren geht. Die Dichtung muss ausser- dem niedrigen Drücken ebenso wie hohen Drücken standhalten und daher entsprechend stark vorgespannt sein, was erhebliche Reibungskräfte bei der Klappen bewegung wirksam werden lässt.
Um die erwähnten Nachteile zu vermeiden, die Lagerreibung nahezu auszuschliessen und einen Aus gleich für die Durchbiegung des Lagerzapfens zu ge währleisten, sieht die Erfindung vor, dass jede Klappe in Gelenklagern gelagert ist und sich zwischen der Klappennabe und der teilweise herumgreifenden Taschenwandung ein Bewegungsspalt befindet, in den nahe der dem Drehkolben zugekehrten Klappenseite ein in einer Nut der Taschenwandung liegender Dicht stab greift und dabei von in einer Nut angeordneten Federelementen an der Klappennabe und an der einen Seitenwandung der Nut angedrückt und so an einer Verlagerung gehindert ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig.l einen Teilschnitt nach der Linie I-I der Fig.2 durch eine Drehkolbenmaschine im Bereich einer in den Ringraum einschwenkbaren Klappe, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1 durch eine Drehkolbenmaschine zur Verdeutlichung der Klappenanordnung,
Fig. 3 in vergrösserter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 2 im Bereich einer Klappe und Fig.4 gegenüber Fig. 3 vergrössert die Anordnung des Dichtstabes in Verbindung mit daran angreifenden Federelementen.
Nach den Fig. 1 und 2 handelt es sich um einen Drehkolbenmotor mit im Gehäuse 1 umlaufendem Drehkolben 2, der mit zwei auf einer Durchmesserlinie liegenden Kolbennasen 3 versehen ist, die in den Ring raum 4 zwischen dem Drehkolben 2 und dem Gehäuse 1 greifen.
Beiderseits der Kolbennasen 3 befinden sich Druckmittelein- und -auslässe 5, denen das Druckmit tel axial durch den Drehkolben 2 zuströmt und durch die es gleichfalls durch den Drehkolben 2 hindurch ab geleitet wird.
Jeweils zwei sich gegenüberliegende Aus- lässe dienen der Druckmittelzufuhr, während die beiden anderen für die Druckmittelabfuhr bestimmt sind, wobei jeweils die Drehrichtung davon bestimmt ist, auf wel cher Seite der Kolbennasen die Zu- bzw. Abfuhr des Druckmittels erfolgt.
Rings um den Drehkolben 2 sind in Taschen 6 zwangsgesteuert verschwenkbare Klappen 7 verteilt, die mit ihren Klappennaben 10 auf Zapfen 8 befestigt sind, die beiderseits im Gehäuse 1 in Gelenklagern 9 gelagert sind, wie es die Fig. 1 veranschaulicht. Für die Aufnahme der Klappennaben 10 sind die Taschen 6 als Teilzylinder 11 ausgeformt, wobei sich jeweils zwi schen der Taschenwandung und der Klappennabe 9.0 ein Bewegungsspalt 20 befindet.
Die Klappen 7 sind paarweise entgegengerichtet angeordnet, wobei von jedem Klappenpaar eine Klappe 7 für die eine und die andere Klappe für die andere Drehrichtung wirksam wird. Beim Umlauf werden lediglich diejenigen Klappen 7 wirksam, die der Drehrichtung nach ausgerichtet sind, während die anderen Klappen den Umlauf des Drehkolbens 2 nicht beeinflussen.
Dem Ein- und Ausschwenken der Klappen dient die mit dem Drehkolben 2 umlaufende, diesen rings umfassende ringförmige Steuerscheibe 12, an der die Aussenringe der beiden Wälzlager 13 und 14 entlang- gleiten, von welchen der Exzenterzapfen 15 aufgenom men ist, der exzentrisch am Flansch 16 am freien Ende des Zapfens 8 der Klappe 7 befestigt ist.
Zwischen dem in der Figur rechts angeordneten Gelenklager 9 und dem Flansch 16 ist der Zapfen mit der Verjün gung 17 versehen, womit dem Zapfen 8 eine gewisse Biegeelastizität mitgeteilt ist, die die Klappe 7 mit einer gewissen Elastizität verschwenken lässt, so dass ein stossweises Arbeiten vermieden wird.
Zwischen der Klappennabe 10, die auf dem Zapfen 8 befestigt ist, und der Taschenwandung befindet sich nahe der dem Drehkolben 2 zugekehrten Klappenseite gemäss Fig. 2 jeweils ein Dichtstab 18 aus hochverschleissfestem Material, wie Stahl, der sich längs der Klappennabe 10 erstreckt und an den Stirnseiten der Taschenwandung dichtend anliegt.
Er erstreckt sich quer in die Nut 19 im Gehäuse 1 und wird von in der Nut 19 liegenden Federelementen, zwischen denen sich jeweils Zwi schenräume befinden, einmal gegen die Klappennabe 10 und zum anderen auf die gegenüberliegende Fläche der Nut 19 aufgedrückt, so dass beim Einschwenken der Klappe 7 gegen den Drehkolben 2 eine Verlage rung des Dichtstabes 18 nicht möglich ist.
Bei den Federelementen kann es sich um Zylinder körper 21 aus elastischem Werkstoff, beispielsweise um sogenannte O-Ringstücke oder ähnliche Stücke Rund material handeln.
Die Andrückkraft der Federelemente wird verstärkt durch das unter einem bestimmten Druck stehende Druckmittel, das sich in dem Ringraum vor der Klappe 7 befindet und durch den Bewegungsspalt 20 und die Zwischenräume zwischen den Federelementen 21 hin durchdringend am Dichtstab 18 wirksam wird. Somit ist eine völlige Abdichtung im Bewegungsspalt 20 nahe der dem Drehkolben 2 zugekehrten Klappenseite er zielt.
Liegt die Klappe 7 auf dem Drehkolben 2 auf, so pflanzt sich nämlich der sich vor der Klappe 7 bil dende Druck durch den Bewegungsspalt 20 fort und drückt den Dichtstab 18 je nach dem auftretenden Druck schwächer oder stärker an die Klappennabe 10 und die Wandung der Nut 19. Der Bewegungsspalt ermöglicht dabei einen nahezu vollkommenen Druck ausgleich beim Einschwenken der Klappe 7 um die Nabenachse.
Durch die Anwendung der Gelenklager 9 ist die Voraussetzung geschaffen, dass sich der Zapfen 8 ohne Verkantungen im Lager 9 geringfügig unter der Wir kung des auf die Klappe 7 wirksam werdenden Druk- kes durchbiegen kann. Dabei wird durch den Bewe gungsspalt 20 vermieden, dass die Klappennabe 10 an der Taschenwandung zur Anlage kommt und dort Rei bungskräfte wirksam werden.
Bei den zylindrischen Federelementen 21, die über die Länge des Dichtstabes 18 mit Zwischenräumen in der Nut 19 liegen, handelt es sich zum Beispiel um Teilstücke sogenannter O-Ringe oder ähnlichen elasti schen Rundmaterials.
Einzelheiten der geschilderten Abdichtung sind aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen. Aus beiden ist ersichtlich, wie das zylindrische Federelement 21 innerhalb der Nut 19 verformt liegt und dadurch den Dichtstab 18 an die Klappennabe 10 und an den unteren Rand der Nut 19 andrückt.
Die Fig. 4 zeigt zusätzlich strichpunktiert den Aus gangsquerschnitt des zylindrischen Federlementes 21 und ausgezogen die Aussenkontur nach der Verfor mung innerhalb der Nut 19 durch den Dichtstab 18.
Wie erwähnt, ist durch die Linienabdichtung, wie sie durch den Dichtstab 18 erreicht wird, die Reibung der Klappe 7 bei ihrem Verschwenken auf ein Mini mum herabgesetzt, so dass die beim Verschwenken auftretende Spitze im Klappen-Drehmoment in einer Weise reduziert ist, dass der Umlauf nahezu ganz stossfrei erfolgt. Da für den Dichtstab 18 hoch ver schleissfestes Metall Verwendung finden kann, ist praktisch im Bereich der Abdichtung mit einem nen nenswerten Verschleiss nicht zu rechnen.