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Vorrichtung zum Konstanthalten der Drehzahlen der getriebenen Welle
von Flüssigkeitsgetrieben Hydraulische Antriebe sind für die absolute Konstanthaltung
einer Drehzahl bisher nicht geeignet, da zum Regeln der Drehzahl die Verstelleinrichtung
am Primär- oder (und) Sekundärteil benutzt wird. Die Drehzahlschwankungen, die an
der getriebenen Welle (Sekundärteil) eines Flüssigkeitsgetriebes auftreten können,
entstehen durch den. den Primärteil antreibenden Elektromotor infolge Belastungsänderungen
oder Spannungs- sowie Frequenzschwankungen im elektrischen Netz, durch Belastungsänderungen
am Flüssigkeitsgetriebe, die sich auf dessen Schlupf auswirken, und durch Temperaturänderungen,
die sich auf die Viskosität des Öles und damit ebenfalls auf den Schlupf des Flüssigkeitsgetriebes
auswirken.
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Die Leistungen, die notwendig sind, um die Verstellglieder an. Primärteil
und Sekundärteil eines Flüssigkeitsgetriebes schnell genug den Forderungen einer
Konstanthaltung der Drehzahl anzupassen, können außerordentlich groß sein. Die Einrichtungen,
welche notwendig sind, um die erforderlichen Maßnahmen sicher und schnell genug
einzuleiten, benötigen komplizierte Apparaturen, weil sich oft die von den Drehzahlreglern
gegebenen Kommandos kurz hintereinander widersprechen und zu Schwingungserscheinungen
führen.
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Durch die Erfindung wird die Aufgabe gestellt, die für die Regelung
eines Flüssigkeitsgetriebes notwendige Leistung herabzusetzen und ein Organ zu schaffen,
das auf kleinste Abweichungen der gewünschten Drehzahl anspricht. Die Genauigkeit
einer solchen Einrichtung wird um so höher sein, je geringer die Kräfte bzw. Leistungen
sind, die für das Einheiten der Korrektur notwendig sind.. ES sind nicht die Drehzahlschwankungen
an der Primärwelle auszugleichen, sondern diejenigen an der Sekundärwelle. Die Erkenntnis
der Erfindung liegt deshalb darin, dem Sekundärteil, also dem Olmotor, eine so große
Flüssigkeitsmenge zur Verfügung zu stellen bzw. aus ihm ausfließen zu lassen, daß
die gewünschte Drehzahl und das verlangte Drehmoment erreicht werden. Die Lösung
der Aufgabe besteht darin, daß eine Hilfspumpe mit einer Saugleitung und einem Druckbegrenzungsventil
zur Speisung einer Druckleitung mit 01 höheren Druckes, als er bei großer
Belastung in der Druckleitung benötigt wird, vorgesehen ist und da.ß die Druckleitung
an ein. Zweiwegsteuerorgan so angeschlossen wird, daß bei Drehzahlabfall unter einen
vorbestimmten Wert das Drucköl im Sinne einer Drehzahlerhöhung fließt, bei normaler
Drehzahl jedoch abfließt, so daß der Öldruck: im Hilfskreislauf auf einen geringen
Wert sinkt, und daß hei Überschreiten der gewünschten Drehzahl zusätzlich die Druckleitung
zwischen Pumpe und Motor mit der Abflußleitung über ein Drosselorgan verbunden wird.
Der Hilfskreislauf einer mit einem Akkumulator verbundenen Hilfspumpe weist eine
stufenlose Regelung und eine Nullhub.verstellung auf.
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Da die Hilfspumpe nur sehr kleine Ölmengen zu fördern hat, weil nur
kleine Ölmengendifferenzen auszugleichen sind, wird sie auch bei großen, vorzugsweise
stufenlos regelbaren Getrieben sehr klein ausfallen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Schaltschemen
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt Bild 1 das Konsta.nthalten
der Drehzahl im offenen Kreislauf und Bild 2 das Konstanthalten der Drehzahl im
geschlossenen Kreislauf.
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Die Ölpumpe 1 saugt über die Leitung 2 aus dem Ölbehälter 3 Öl an
und drückt es über die Leitung 4 dem Ölmotor 5 zu. Von diesem aus strömt es durch
die Leitung 6 zum Ölbehälter 3 zurück. Die Hilfspumpe 10, im Beispiel in an sich
bekannter Weise als Nullhubpumpe ausgebildet, saugt Tiber die Leitung 11 Öl aus
Behälter 3 und drückt es in die Druckleitung 12. Diese ist durch das Sicherheitsventil
13 gegen unzulässigen Überdruck geschützt. Das Zweiwegsteuerorgan 7 ist durch Leitung
14 mit Leitung 4 und durch Leitung 9 mit Leitung 6 verbunden und außerdem an Leitung
12 angeschlossen.
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Der Regler B wird mittelbar oder unmittelbar durch die getriebene
Welle des Motors 5 angetrieben, so daß jede Drehzahländerung der Welle des Motors
5 sich in einer entsprechenden Änderung am Regler 8 bemerkbar macht. Er wirkt direkt
oder indirekt. auf das Zweiwegsteuerorgan 7 ein.
Weicht die Drehzahl
des Motors 5 und damit die des Reglers 8 von der gewünschten Drehzahl ab, die am
Regler 8 eingestellt werden kann, dann bewirkt der Regler 8 eine Verstellung des
Zweiwegsteuerorgans 7. Die Wirkungsweise ist nun folgende: .Sinkt die Drehzahl des
Motors 5 unter die gewünschte Drehzahl, dann verstellt der Regler 8 das Zweiwegsteuerorgan
7 so, daß aus Leitung 12 Drucköl über Leitung 14 in Leitung 4 und damit zum
Öl -motor5 gelangt. Der Ölmotor wird daher beschleunigt, weil der Druck in.
Leitung 4 ansteigt. Mit ansteigender Drehzahl des Motors 5 steigt die Drehzahl des
Reglers 8 ebenfalls an und bewirkt das Schließen des Zweiwegsteuerorgans 7, so daß
bei Erreichen der gewünschten Drehzahl die Leitung 12 wieder von der Leitung 14
abgesperrt wird.
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Steigt infolge einer Entlastung des Motors 5 die Drehzahl seiner Abtriebswelle,
so bewegt der Regler 8 das Zweiwegsteuerorgan 7 im entgegengesetzten Sinne. Es wird
dadurch Öl aus Leitung 4 über Leitung 14 nach Leitung 9 abgeleitet und die von Pumpe
1 dem Motor 5 zur Verfügung gestellte Ölmenge vermindert.
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Diese Regelung wird in allen Fällen genügen, bei denen an der Welle
des Motors 5 stets Drehmoment abgegeben werden muß; und das sind Flüssigkeitsgetriebe
mit sogenanntem offenem Kreislauf. In Bild 1 ist dargestellt, wie der Hilfskreislauf
mit höherem Druck in das Leitungssystem eines Getriebes mit offenem Kreislauf eingebaut
wird., bei dem die Leitung 6 in den Ölbehälter 3 zurückläuft, wo. das Öl unter atmosphärischem
Druck entlüftet wird.
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Da das Zweiwegsteuero,rgan 7 nur kleine Ölmengendifferenzen auszugleichen
hat, fällt es sehr klein aus. Die zu seiner Betätigung notwendigen Verstellkräfte
sind sehr gering, die Regelgenauigkeit also sehr hoch. Es ist mit technisch einfachen
und bekannten Mitteln möglich, ein solches Zweiwegsteuerorgan 7, beispielsweise
als ölentlasteten Kolbenschieber, so auszubilden, daß jede Abweichung aus der absoluten
Mittellage des Schiebers (die mit der gewünschten Drehzahl übereinstimmt) sofort
einen Ölfluß im Sinne der Konstanthaltung der Drehzahl bewirkt. Dieser Ölfluß kann
gemindert oder gesteigert werden, je nach Einstellung des Druckes in der Leitung
12 durch das Ventil 13 bzw. die Pumpe 10. Die Wirkung des Steuervorganges kann außerdem
beeinflußt werden durch das Übertragungsverhältnis zwischen dem Regler 8 und dem
Zweiwegsteuerorgan 7 sowie selbstverständlich durch die konstruktive Ausbildung
des Zweiwegsteuerorgans 7.
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Auch im geschlossenen Kreislauf (Bild 2) kann diese Einrichtung Anwendung
finden.
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Die Pumpe 1 steht über die Druckleitung 4 mit dem Ölmotor 5 in Verbindung.
Die Rückflußleitung b führt zurück zur Ölpumpe 1. Die Kühlung und Spülung des geschlossenen
Kreislaufes sowie seine Leckölergänzung besorgt in bekannter Weise das Spülsystem
16, 17, 18, 19, 20, 21 aus dem Ölbehälter 3. Das Hilfssystem 10, 11, 12, 13 ist
hier beispielsweise mit einem Akkumulator 22 ausgerüstet. Die Leitung 14 führt vom
Zweiwegsteuerorgan 7 nach Leitung 4. Die Leitung 9 führt vom Zweiwegsteuero@rgan
7 nach Leitung 6. Die Leitung 15 führt vom Zweiwegsteuerorgan 7 zum Ölbehälter 3.
Ölmotor 5 und Regler 8 sind mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden.
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Weicht die Drehzahl der Welle des Ölmotors 5 von dem Sollwert am Regler
8 ab, dann verstellt sich Zweiwegsteuerorgan 7. Eilt Motor 5 nach, dann wird ebenso
wie bei der Anordnung nach Bild 1 Öl aus Leitung 12 durch Zweiwegsteuerorgan 7 in
Leitung 14 geschickt, so daß eine Drucksteigerung in Leitung 4 eintritt und der
Motor 5 beschleunigt wird. Eilt Motor 5 vor, so verbindet Zweiwegstenerorgan 7 Leitung
14 mit Leitung 15 und Leitung 12 mit Leitung 9. Dem Motor 5 wird weniger Öl zugeführt,
und seine Drehzahl wird sinken; außerdem wird in Leitung 6 ein Stau erzeugt. Es
kann auch Leitung 14 mit Leitung 9 verbunden werden.
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Auch wenn die Welle des Motors 5 durch die von ihm angetriebene Maschine
infolge von Massenwirkungen und der von diesen herrührenden Momenten mit einer höheren
als der gewünschten. Drehzahl rotiert, wird durch den Stau in der Leitung 6 ein
so großes Bremsmoment erzielt, daß eine Voreilung gegenüber der gewünschten Drehzahl
schnell auskorrigiert wird.
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Bei dieser Anordnung sind nur kleine Ölmengendifferenzen zu steuern,
so daß das Zweiwegsteuerorgan 7 kleinste Abmessungen erhalten kann.
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In der Industrie kommt es häufig vor, daß an einer Maschine mehrere
Flüssigkeitsregelgetriebe angewendet werden. Diese arbeiten dann auf verschiedenen
Wellen oder Wellengruppen. Die Drehzahl der Antriebswelle dieser Flüssigkeitsgetriebe
bzw. die Drehzahl der von ihnen angetriebenen Wellen oder Wellengruppen muß häufig
in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen b:zw. muß genau eingestellt werden
können. Es kommt auch vor, daß eine Reihe von Maschinen, die parallel zueinander
arbeiten und deren Wellen und Wellengruppen sich gegenseitig nicht beeinflussen,
zum Zwecke der Erzielung eines bestimmten Erfolges mit bestimmten Drehzahlen oder
Drehzahlverhältnissen zueinander angetrieben werden müssen.
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In beiden Fällen kann die Konstanthaltung der Drehzahl von ausschlaggebendem
Einfluß für den Erfolg, insbesondere für die angestrebte Güte des Erzeugnisses sein.
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Es ist dann eine Reihe von Flüssigkeitsgetrieben vorhanden. Bei jedem
dieser Flüssigkeitsgetriebe kann die beschriebene Zuordnung eines Hilfskreislaufes
höheren Druckes mit Erfolg angewendet werden. Es ist dann gegeben, für alle diese
Gebiete einen gemeinsamen Hilfskreislauf zu verwenden. Die Leistung der Hilfspumpe
für diesen Hochdruckkreislauf kann relativ zur Gesamtleistung aller Flüssigkeitsgetriebe
kleiner gewählt werden, als der Summe der Leistung der Hilfspumpen entspräche, wenn
man jedem Getriebekreislauf einen eigenen Hochdruckkreislauf zuordnen würde. Es
können jedoch auch Flüssigkeitsgetriebe, die im geschlossenen Kreislauf arbeiten,
mit solchen Getrieben, die im offenen Kreislauf arbeiten, durch einen gemeinsamen
Hochdruckkreislauf versorgt werden.
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Die Anwendung des Hilfskreislaufes mit höherem Druck für stufenlos
regelbare Flüssigkeitsgetriebe gemäß der Erfindung läßt sich auch auf solche Getriebe
mit Drehrichtungswechsel übertragen, und zwar auf Getriebe mit geschlossenem Kreislauf,
bei denen die Exzentrizität der Ölpumpe bei gleichbleibender Drehrichtung von der
einen Seite über die Mitte nach der anderen Seite verstellt wird.