<Desc/Clms Page number 1>
Fliissigkeitspumpanlage, insbesondere für Flüssigkeitsgetriebe.
Die Erfindung betrifft Flüssigkeitspumpanlagen, welche bei gegebener Ganggeschwindigkeit eine zwischen einem Mindestwert und einem llöehstwert mindestens angenähert stetig veränderliche Fördermenge aufweisen. Solche Pumpanlagen sind insbesondere für hydraulische Wechsel-und Wende-
EMI1.1
der die zu treibende Maschine, z. B. eine Lokomotive treibt.
Flüssigkeitspumpen mit bei gegebener Ganggeschwindigkeit, stetig veränderlicher Fördermenge sind bekannt. Die am häufigsten verwendete Art derselben ist nach Art einer Brotherhoodmaschine gebaut, sie weist nämlich eine Anzahl von im Kreis angenähert radial angeordneten Zylindern auf, deren Kolben auf einen zum Zylinderkreis exzentrisch gestellten Kurbelzapfen arbeiten, dessen Exzentrizität durch Verstellung von Hand aus stetig geändert werden kann, womit sich auch die Fördermenge der Pumpe stetig ändert. Durch Verstellung des Kurbelzapfens kann die Pumpe auch umgesteuert werden, so dass die Druck-und Saugseite der Pumpe miteinander vertauscht werden.
Derartige Pumpen sind jedoch, wenn es sich um grössere Fördermengen handelt, nicht nur sehr kostspielig, sondern auch wenig betriebssicher, sie entsprechen aber ihrem Zweck ganz gut, wenn sie bloss für kleine Fördermengen ausgeführt werden.
Die Pumpen für grössere Fördermengen bestehen zumeist aus mehreren Teilen oder Einzelpumpen (Kapselwerken) auf einer gemeinsamen Welle, die mittels geeigneter Steuerorgane zu-und abgeschaltet werden können. Ein solcher Satz von Einzelpumpen gestattet-unveränderliche Geschwindigkeit vorausgesetzt-die Fördermenge nur stufenweise zu regeln, indem bei Zu-oder Abschaltung einer Einzelpumpe die Fördermenge plötzlich um einen bestimmten Betrag gesteigert oder vermindert wird.
Solche Pumpen mit sieh sprungweise ändernder Fördermenge oder Apparate von Kapselwerken lassen sieh billig und betriebssicher herstellen. können aber bei unveränderlicher Geschwindigkeit keine stetige Änderung der Fördermenge liefern.
Um nun bei unveränderlicher Ganggeschwindigkeit und bei grossen Fördermengen eine stetige Änderung der Fördermenge erzielen zu können, werden gemäss der vorliegenden Erfindung eine Pumpe mit stetig veränderlicher Fördermenge und eine Pumpe mit sprungweise veränderlicher Fördermenge in Parallelschaltung an die Förderleitung angeschlossen und die Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge der Pumpe mit stetig veränderlicher Fördermenge mit der Vorrichtung zum Zu-und Abschalten der Einzelpumpen derart verbunden, dass, sobald die Pumpe mit stetig veränderlicher Fördermenge auf die Höchstförderung gebracht worden ist, eine Einzelpumpe zugeschaltet und die Pumpe mit stetig veränderlicher Fördermenge wieder auf Mindestförderung gestellt wird.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung durch Schaulinien veranschaulicht, wobei als Ordinaten die Fördermengen und als Abszissen die Stellungen der Pumpe mit stetig veränderlicher Fördermenge und die Zahl der Einzelpumpen der Pumpe mit sprungweise veränderlicher Fördermenge aufgetragen sind. Es soll dabei angenommen werden, dass die vorliegende Pumpanlage die Pumpe eines hydraulischen Wechsel-und Wendegetriebes darstellt, denn sind die die gesamte Fördermenge darstellenden Ordinaten auch proportional der Geschwindigkeit des Ölmotors.
<Desc/Clms Page number 2>
Es ist festzuhalten, dass in allen Fällen die Geschwindigkeit der Hauptpumpe S mit stetig ver- änderlicher Fördermenge und die Geschwindigkeit der von den Einzelpumpen U1. U2 ... unveränderbarer Fördermenge gebildeten Pumpe unveränderlich ist.
Ist die Fördermenge der ersten Einzelpumpe Ui, Fig. l, gleich der grössten Fördermenge der Pumpe S, so wird, wenn bloss die erste Einzelpumpe Ci eingeschaltet ist, und die Pumpe S auf die grösste, aber negative Fördermenge eingestellt ist, die Gesamtfördermenge G Null sein. Lässt man nun die Fördermenge der Pumpe S allmählich vom negativen zum positiven Höchstwert übergehen, indem man den Kurbelzapfen der als Brotherhoodpumpe angenommenen Pumpe S von der einen zur anderen Endstellung verschiebt, so wird die Gesamtfördermenge von Null bis zum doppelten Wert der Fördermenge der Einzelpumpe üi steigen.
Ist dies geschehen, so wird die Einzelpumpe Pa zugeschaltet, dagegen die Pumpe S auf die Fördermenge Null zurückgestellt. Ist, wie in Fig. 1 angenommen, die Fördermenge der Einzelpumpe U2 erheblich grösser als die Fördermenge der Einzelpumpe Pi, so stellt sich eine plötzliche Steigerung der Gesamtfördermenge ein, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.
In Wirklichkeit kommt es jedoch nicht zu der gestrichelt gezeichneten plötzlichen, also unstetigen Steigerung der Fördermenge, sondern es verläuft die Linie der Gesamtfördermenge nach einer von der gestrichelten Ecke umschlossenen Kurve, deren Form verschieden gestaltet und beeinflusst werden kann.
Auf alle Fälle widersetzt sich der Trägheitswiderstand der geförderten Flüssigkeitssäule der plötzlichen Steigerung der Fördermenge im Moment der Zuschaltung der Einzelpumpe Fa. Es tritt also jedenfalls unmittelbar hinter der Einzelpumpe U2 eine Drucksteigerung in der Förderleistung ein, welche mit bekannten Mitteln wie Anordnung eines federbelasteten Überströmventils oder eines gegen Federdruck ausweichenden windkesselartig wirkenden Kolbens unschädlich gemacht werden kann. In den meisten Fällen wird jedoch die Rückwirkung dieses Druckes auf den die Pumpe treibenden Motor ohne Sondereinrichtungen genügen, um die Unstetigkeit praktisch zu beseitigen.
Es wird nämlich nach dem Prinzip von Druck und Gegendruck durch den Beschleunigungsdruek der Fördersäule im Moment der Zuschaltung der Einzelpumpe U2 die Umdrehungszahl des treibenden Motors und dadurch die Liefermenge der von ihm angetriebenen Einzelpumpen üt und Fs um so viel verkleinert, als die Einzelpumpe U2 überdimensioniert ist.
Der Motor selbst, etwa ein Dieselmotor, erholt sich unter der Wirkung seines Regulators rasch wieder bis zu seiner Normaldrehzahl, womit auch
EMI2.1
wird die Pumpe S allmählich wieder von Null auf höchste Fördermenge gestellt, so dass die von der vorgenannten Ecke umschlossene Kurve im Linienzug der Gesamtfördermenge als Gesamtwirkung der durch Tourenerholung steigenden Fördermenge der Pumpen U1 und C2 und der stetig steigenden Fördermenge der Pumpe 8 zustande kommt. Wenn nun die höchste Fördermenge der Pumpe S erreicht ist,
EMI2.2
gestellt usw. Will man die Gesamtfördermenge verringern, so schlägt man den umgekehrten Vorgang ein, d. i. man lässt die Pumpe S vorerst auf kleinste Fördermenge zurückgehen, schaltet eine Einzelpumpe, z.
B. Ug ab und stellt gleichzeitig die Pumpe 8 auf grösste Fördermenge.
Man kann die in Fig. 1 veranschaulichte Anordnung auch dahin abändern, dass, wie in Fig. la gezeigt, die Pumpe S nach Erreichung der positiven Höchstfördermenge nicht auf die Fördermenge Null, sondern auf die negative Höchstfördermenge eingestellt und gleichzeitig die nächstfolgende Einzelpumpe U2, U3 ... eingeschaltet wird. Man kann dann die Fördermengen der Einzelpumpen U2, U3 ... um je die positive Höchstfördermenge der Pumpe 8 steigern, ohne eine lästige Störung im Betrieb der Pumpanlage befürchten zu müssen.
Diese Einrichtungen, insbesondere die in Fig. la veranschaulichte, gestatten bei einer verhältnismässig geringen Zahl von Einzelpumpen und einer einzigen kleinen Pumpe 8 die Gesamtfördermenge der Pumpanlage zwischen Null und einem verhältnismässig sehr hohen Wert
EMI2.3
Um die Änderungen der Fördermenge völlig stetig zumachen, d. i. die in der Kurve G ersichtlichen Knicke zum Verschwinden zu bringen, ist es nur nötig, wie Fig. 2 zeigt, die Fördermengen der Einzel-
EMI2.4
fördermenge G verläuft dann im ganzen Regelungsbereich vollkommen stetig, wie Fig. 2 zeigt.
Man kann dieses letztere Ergebnis auch unter gleichzeitiger Verringerung der Zahl der Einzelpumpen erzielen, wenn man die Fördermenge der Einzelpumpen U2, U3 ... doppelt so gross macht
EMI2.5
berücksichtigt werden, um den Durchflussverlusten Rechnung zu tragen.
Lässt man die Pumpe S zunächst allein laufen (Fig. 4), so erreicht man gleichfalls einen vollkommen stetigen Verlauf der Gesamtförderungskurve. Damit wird eine der Einzelpumpen erspart.
Ferner kann man auch bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung die Pumpe S allein mit der Fördermenge Null beginnen lassen, um, sobald sie ihre höchste Fördermenge erreicht hat, eine Einzelpumpe Ci einzuschalten und gleichzeitig die Pumpe S auf die Fördermenge Null zurückzustellen, wie in Fig. 2 usw. Man erhält dann wieder eine völlig stetige Änderung der Gesamtfördermenge bei
<Desc/Clms Page number 3>
unveränderlicher ( teschwindigkeit der Pumpen, wie Fig. 5 erkennen lässt. Dabei erspart man eine Einzelpumpe, und ausserdem braucht man die Pump S nicht auf negative Fördermengen einzustellen.
Bei Anwendung der vorstehend beschriebenen Pumpenanlage bei hydraulischen Wechsel-und Wendegestrieben ist, wie schon bemerkt, die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsmotors proportional der Gesamtfordermenge, es ist daher bei dieser Pumpanlage möglich, mit einer kleinen Pumpe S und einer Anzahl von Einzelpumpen von gleichbleibender Fördermenge innerhalb eines weiten Bereiches stetig ver- änderliche Gesamtfördermengen und somit auch Geschwindigkeiten des Flüssigkeitsmotors zu erzielen.
Es ergibt sich hierbei der Vorteil, dass der verhältnismässig schlechte mechanische Wirkungsgrad der Pumpe S in der Pumpenlage viel weniger fühlbar ist, als wenn die ganze Leistung durch eine grosse Pumpe pu aufgebracht werden müsste.
EMI3.1
von der positiven Höehstfördermenge auf die negative oder auf die Fördermenge Null kann von Hand erfolgen, oder es können die Zu-und Absehaltorgane der Einzelpumpen mit der Verstellvorrichtung der Pumpe S in irgendeiner dem angegebenen Zwecke entsprechenden Weise kinematisch verbunden sein, um beide von einer Stelle aus von Hand betätigen zu können.
Zweckmässig wird hierzu ein Handschalter (Fahrschalter) nötigenfalls in Verbindung mit einem Hilfsmotor (Servomotor) verwendet.
Die Pumpe S und die Einzelpmnpen U1, U2 ... können auf einer gemeinsamen Welle sitzen oder auf verschiedenen durch Vorgelege gekuppelten Wellen, wobei vorteilhaft die Pumpe S, um sie möglichst
EMI3.2
Die bauliche Einrichtung der Pumpe/) und der Einzelpumpen bilden keinen Gegenstand der Erfindung.
Im vorstehenden wurde die Geschwindigkeit der Pumpen als gegeben betrachtet, sie kann aber selbstverständlich nach Belieben geändert und auch diese Änderung zur Regelung der Fördermenge herangezogen werden, wie es bei Pumpen üblich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitspumpanlage, insbesondere für Flüigkeitggetriebe mit stetig oder angenähert stetig veränderlichen Fördermengen bei unveränderlicher Geschwindigkeit der in Betrieb gesetzten
EMI3.3