DD259657A1

DD259657A1 - Steuerspiegel fuer eine selbstansaugende hydrostatische kolbenmaschine

Info

Publication number: DD259657A1
Application number: DD30160787A
Authority: DD
Inventors: Achim Mueller
Original assignee: Karl Marx Stadt Ind Werke
Priority date: 1987-04-08
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1988-08-31
Also published as: FR2613781B1; DD259657B1; FR2613781A1; DE3805305A1; CH678879A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steuerspiegel fuer eine selbstansaugende hydrostatische Kolbenmaschine, welcher in Wirkfunktion mit einem Arbeitskolben tragenden rotierenden Zylinderkoerper steht und zur Zu- und Abfuehrung des Arbeitsmediums zwei sich gegenueberliegende Steuernieren besitzt. Anwendung finden derartige Steuerspiegel in selbstansaugenden schlitzgesteuerten hydrostatischen Kolbenmaschinen. Erfindungsgemaess wird der Winkel zwischen der die Druckniere des Steuerspiegels in deren Teilkreis begrenzende (beendende) Kante und der die Saugniere in dem Teilkreis begrenzende (beginnende) Kante, in Drehrichtung des Zylinderkoerpers gesehen, aus einem Bohnenwinkel und einem Expansionswinkel gebildet. Fig. 2

Description

(V-rv) = V_TC bis (Vjc + 0,5 · F_K · r₀ · tana_max) unter Berücksichtigung des Schwenkwinkels α ausgelegt ist. Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Steuerspiegel für eine selbstansaugende hydrostatische Kolbenmaschine, welcher in Wirkfunktion mit einem Arbeitskolben tragenden rotierenden Zylinderkörper steht und zur Zu- und Abführung des Arbeitsmediums zwei sich gegenüberliegende Steuernieren besitzt.

Anwendung findet dieser Steuerspiegel in als Pumpe oder Motor fungierende selbstsaugende hydrostatischen KoIbenmaschinen, welche aIs Axial-oder Radialkolbensysteme mit konstantem oder regelbarem Hubvolumen ausgebildet sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt ist eine hydraulische Axialkolbenmaschine (DD-PS 43.563), deren Steueröffnungen des Kolbenträgers mit Abschluß des Saughubes der Kolben die Verbindung mit der Saugniere beenden und bis zur Verbindung mit der Druckniere auf dem Steuersteg einen Überdeckungswinkel überfahren müssen.

Der hierbei einsetzende Druckhub der Kolben bewirkt eine Angleichung des Druckes zwischen der Steueröffnung im Kolbenträger und der Druckniere.

Ein analoger Winkelversatz findet auf dem gegenüberliegenden Steuersteg zwischen der Druckniere und der Saugniere statt.

Mit dieser Lösung wird lediglich die Abhängigkeit bekannter Vorkompressions- und Expansionswinkel und die teilweisen Kompensationsmöglichkeiten des veränderlichen Totvolumens bei Regelgeräten vorgestellt. Eine Auslegung eines Expansionswinkels ist auch bei dieser Ausführung zur Realisierung der vorliegenden Aufgabe der Erfindung erforderlich.

Es ist auch eine Axialkolbenpumpe (DE-OS 2.208.890) mit einem Steuerspiegel bekannt, dessen Steuernieren so angeordnet sind, daß die rotorseitigen Steueröffnungen mit der Niederdruck führenden Steuerniere solange verbunden sind, bis der jeweilige Kolben den unteren Totpunkt um 5° bis 20° überschritten hat.

Die Verbindung der Strömungskanäle mit der Steueröffnung der Druckseite über den oberen Totpunkt hinaus führt zu großen inneren Verlusten. Die ungehinderte, wenn auch gedrosselte Exp'ansion des gespannten Volumens in die Steueröffnung der Niederdruckseite hat zur Kavitation führende Luftausscheidungen sowie Schwingungen im System zur Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel ist die Erhöhung des Gebrauchswertes hydrostatischer Kolbenmaschinen durch Stabilisierung der Funktion, Erhöhung der Lebensdauer und Verminderung von Umweltbelastungen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aktive Geräuschminderung in schlitzgesteuerten hydrostatischen Kolbenmaschinen mit konstantem und regelbarem Hubvolumen durch optimale Steuerseiten zu erreichen, damit auch das Saugverhalten zu verbessern und Kavitation zu vermindern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Winkel cp_Qes zwischen der die Druckniere des Steuerspiegels in deren Teilkreis begrenzende (beendende) Kante und der die Saugniere in dem Teilkreis begrenzende (beginnende) Kante, in Drehrichtung des Zylinderkörpers gesehen, gebildet wird aus einem Bohnenwinkel cp_B und einem Expansionswinkel cp_Ex, welcher ermittelt wird nach

coscp_Ex = 1

r₀ · F_K · tan α

in Abhängigkeit von

— dem maximalen Betriebsdruck (Pt,max)

— dem Totvolumen (V₁-)

— dem Schwenkwinkel (α) des Bewegungswandlers (bei Regelgeräten a_max)

— der Kompressionszahl (ß) des Arbeitsmediums

— dem Kolbenteilkreishalbmesser (r₀)

— der Kolbenfläche (Fk)₁, wobei das Totvolumen (Vt)

— für Konstantgeräte als (V_TC) = minimales Totvolumen im inneren Totpunkt

— für Regelgeräte als (V™) = (V_TC bis (V_TC + 0,5 F_K r₀ · tana_ma><) unter Berücksichtigung des Schwenkwinkels α ausgelegt ist.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die Zeichnung folgendes darstellt:

Fig. 1: einen Teillängsschnitt durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine Fig.2: einen Steuerspiegel im Schnitt A-A gemäß Fig.

Ein in Fig. 1 dargestellter Zylinderkörper 1 vorliegender, als Konstantgerät ausgebildeter Axialkolbenmaschine, in dessen Zylinderbohrungen 2 sich infolge ihrer Abstützung über Gleitschuhe 3 am Bewegungswandler 4 Kolben 5 translatorisch bewegen, stützt sich mit seiner Steuerfläche 6 am Steuerspiegel 7 ab, welcher mit einem Steuerknopf 8 drehfest verbunden ist. Steuerbohnen 9 verbinden die Zylinderbohrungen 2 mit der Steuerfläche 6. Im Steuerspiegel 7 angeordnete Saug- und Drucknieren 10,11 sind mit im Steuerkopf 8 befindlichen Saug-und Druckkanälen 12,13 verbunden. Die Anordnung der Saugniere 10 und der Druckniere 11 erfolgt unter Berücksichtigung des sich aus dem Bohnenwinkel φ_Εχ bildenden Winkel cp_Ges· Dieser Winkel (p_GesWird begrenzt von der Kante 14, welche die Druckniere 11 in deren Teilkreis 15 beendet und der die Saugniere 10 in den Teilkreis 15 beginnende Kante 16, in Drehrichtung des Zylinderkörpers 1 gesehen, wobei die Ermittlung des Expansionswinkels φ_Εχ erfolgt nach:

. Pbmax · Vt β

coscp_Ex = 1 —

r₀ F_K · tan α

und für ein Konstantgerät von q,_h = 100cm³/Ubei

— einem max. Betriebsdruck von Pb max = 40MPa

— einem Totvolumen V_T = 17,2cm³

— einer Kompressionszahl des Arbeitsrhediums β =—

wpbei K= 1,43· 10³MPa)

— einem Kolbenteilkreishalbmesser r₀ = 4,5cm

— einer Kolbenfläche F_K = 3,8cm²

(bei einem Kolbendurchmesser d_K = 22 mm)

— einem Schwenkwinkel α = 18°

— einem Expansionswinkel

40-17,2 '

coscp_Ex = 1 -

4,5· 3,8 · 0,3249 1,43 · 1000 coscp_Ex = 0,913 φ_Εχ = 24° ergibt.

Bei Ausbildung vorstehend beschriebener Axialkolbenmaschine als Regelgerät mit variierbarem Hubvolumen ergibt sich für das Totvolumen

Vtv = Vtc bis (V_TC + 0,5 F_K · r₀ · tan a_m3X) = 17,2 bis (17,2 + 0,5 3,8 · 4,5 · 0,3249) = 17,2 bis 19,9cm³,

wobei zur Ermittlung von φ_Εχ der Mittelwert einzusetzen ist.

Mit der vorstehenden Auslegung des Expansiohswinkels cpg_x am Steuerspiegel 7 selbstansaugender Kolbenmaschinen wird über deren gesamtes Druckbereich ein Geräuschminimum sowie ein verbesserter Füllungsgrad erzielt, da speziell bei hohen Betriebsdrücken eine plötzliche Entspannung des Totvolumens in die Saug niere 10 vermieden wird. Infolge der Ausnutzung der im Totvoiumen gespeicherten Energie erfolgt eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades bei höheren Betriebsdrücken.

Claims

1. Steuerspiegel für eine selbstansaugende hydrostatische Kolbenmaschine, welcher in Wirkfunktion mit einem Arbeitskolben tragenden, rotierenden Zylinderkörper steht und zur Zu- und Abführung des Arbeitsmediums zwei sich gegenüberliegende Steuernieren besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (p_Ges) zwischen der die Druckniere (11) des Steuerspiegels (7) in deren Teilkreis (15) begrenzende (beendende) Kante (14) und der die Saugniere (10) in dem Teilkreis (15) begrenzende (beginnende) Kante (16), in Drehrichtung des Zylinderkörpers (1) gesehen, gebildet wird aus einem Bohnenwinkel (cp_B) und einem Expansionswinkel (φ_Εχ), welcher ermittelt wird nach

in Abhängigkeit von

— dem maximalen Betriebsdruck (Pbmax)

— dem Totvolumen (V_T)

— dem Schwenkwinkei (α) des Bewegungswandlers (bei Regelgeräten a_max)

— der Kompressionszahl (ß) des Arbeitsmediums

— dem Kolbenkreishalbmesser (r_o)

— der Kolbenfläche (Fk)..

2. Steuerspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Totvolumen (V_T)

— für Konstantgeräte als

(Vtc) = minimales Totvolumen im inneren Totpunkt

— für Regelgeräte als