DE1425371A1

DE1425371A1 - Geschwindigkeitsumformer

Info

Publication number: DE1425371A1
Application number: DE19631425371
Authority: DE
Inventors: Guiseppe Speggiorin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-10-13
Filing date: 1963-10-10
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1036758A; DE1425371B2; CH396554A; DK106419C

Description

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Dr. Expl.

H25371

Giuseppe üpeggiorin in Vicenza (Italien) Geschwindigkeitsumformer

ist _fflit der

der ,_Mri_eiswelle automatisch an die Drehzahl der

Hydrodynamische ..eaohwindigkeitsMformer mit pumpen^ deren Lau, re₈el*a_{r iat}, unterließen _Θΐη_ΘΓ Verschlexss wegen der viexen sich alternativ be,e_genden Teile «β sxnd außerdem sehr verwio.elt i» Aufoau ,nd ZlTlT'

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Auch, diese Umformer weisen einen sehr verwickelten Aufbau auf, unterliegen einer verhältnismässig starken Abnutzung und halten ausserdem das gewünschte Gleichbleiben des Verhältnisses der Drehzahlen von der Antriebswelle zur Antriebswelle nicht ein.

Mit dem Vorschlag nach der Erfindung wird ein stufenloser geschwindigkeitsumformer geschaffen, dessen Elemente nur drehenden xiev/egungen unterworfen sind, so dass die Drehzahl "bei verhältnismässig einfachem Aufbau der-Vorrichtung bei gleichbleibendem Antriebsmoment leicht von KuIl bis zu einem Maximalwert geändert werden kann.

Im wesentlichen besteht-die Erfindung aus einer Jrehkblhenpumpe, deren Laufrad mit der Antriebswelle und deren Pumpenkörper mit der^ibtriebsv/elle starr verbunden sind, wobei die Pumpe die Flüssigkeit in Umlauf setzt und die Intensität' des Flüssigkeitsstromes durch ein von Hand zu betätigendes ν entil regelbar ist und sich somit auch, die Drehzahl der Antriebswelle entsprechend der Menge der in geschlossenem Kreis umlaufenden Flüssigkeit an die Drehzahl der ^btriebswelle anpassen lässt. Die mit Kühlungsflügeln ausgestattete Pum* pe ist vollständig in eine geeignete .d'lüssigkeit, z.B. Öl, in einen Behälter getaucht und veranlasst die Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreis umzulaufen, wobei die jeweilige Cffnungsweite des einstellbaren Ventils, das aber nicht den Einlass begrenzt, die Geschwindigkeit der Abizriebswelle regelt. Die Drehzahl der letzteren kann also von WuIl - wenn das Ventil ganz offen ist - bis zu einem der Drehzahl der Antriebswelle entsprechenden Maximalwert - bei völlig geschlossenem Ventil -geregelt werden. In letzterem Falle ist der Flüssigkeitsumlauf vollständig blockiert und die Antriebs- und Abtriebswelle sind miteinander fest gekoppelt, rotieren also mit der gleichen Geschwindigkeit.

Um ein Arbeiten des ü-eschwindigkeitsumformers in beiden Drehrichtungen ohne jegliches manuelles Zutun zu ermöglichen,

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sind in der Drehkolbenpumpe zwei verschiedene Einlassöffnungen für die Flüssigkeit vorgesehen, wobei unter dem Druck der umlaufenden Flüssigkeit stehende Ventile - z.B. in der Druckleitung vorgesehene Kügelchen - jeweils eine öffnung offen halten und die andere verschliessen.

Hin weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einer Bremseinrichtung, die dann zur Wirkung komiut, wenn auf der Abtriebswelle kein Belastun-smoment auftritt und diese somit unbelastet mit^yesaalep't wurde. Diese Bremsung hört automatisch aux, wenn der Flüssigkeitsaruck geren das Einstellventil einen entsprechend trossen .<ert erreicht hat, um dieses zu öffnen, was dann der Fall ist, wenn auf der Abtriebswelle eine entsprechende Belastung liegt.

Ein ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung dargestellt, doch soll die Erfindung nicht darauf beschränkt bleiben. Fig. 1 ist ein Lungsschnitt durch den erfin-

dungsgemässen Umformer nach der Linie G-H-I von Fig. 2,

Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie A-B in Fig. 1, .

Fig. 3 ein Querschnitt durch die Drehkolbenpumpe nach der jjinie G-D von Fig. 1,

Fig₀ 4 ein Querschnitt durch den Umformer nach der Linie E-F von Fig. 1,

Fig. 5 die schematische Darstellung einer

Variante des erfindungsgemässen Umformers mit mehreren Pumpen, und

Fig. 6 ein Schema der kinematischen Kupplung der Läufer bei einer Anordnung nach Fig. 5.

Der Läufer 3 der Drehkolbenpume ist mit der Antriebswelle und der Pumpenkörper 4 mit der Abtriebswelle 2 fest verbunden. Am Läufer 3 sind Flügel 5 angeordnet, die vermittels der Ringe 6 und des Drucks der aus der Leitung 41 kommenden Flüssigkeit eng

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an der Innenwand des Pumpengehäuses 4 anliegen. Die Pumpe ist ganz in der Flüssigkeit im. Behälter 7 - z.B. Öl - eingetaucht.

Die in geschlossenem Kreis umlaufende !Flüssigkeit tritt durch den Kanal 8 in die Pumpe ein und wird durch die Leitung im Pumpenkörper und die -Leitung 10 im Pumpenkopf dem Einstellventil 11 zugeführt, von wo sie durch den Auslass 12 wieder in den Behälter 7 zuruckfliesst (siehe Pig. 4). wenn dieurehrichtung des Läufers umgekehrt verläuft, tritt die Flüssigkeit durch den Aanal 9 ein und fliesst durch den Kanal 8 wieder in den Behälter 7 zurück. Zu diesem Zweck sind in den Kanälen und 9 ventile, die .aus Kügelchen 13» 14 und 15, 16 bestehen, vorgesehen, die unter dem Druck der kreisenden Flüssigkeit o.i-e Ein- und Auslassöffnungen der Kanäle 8 und" 9 je nach Erfordernis öffnen oder schliessen.

Die Kanäle ö und 9 (Fig. Jj sind, auf den gegenü'berliegenden Seiten einer durch die Antriebswelle 1 und die im Pum enzylinder vorgesehene Achse 17 gedachten Ebeue angeordnet, wobei die ^chse 17 exzentrisch zur Antriebswelle 1 liegt.

Wenn sieh der Geschwindigkeitsumformer im Sinne des Pfeiles 18 von Fig. 3 dreht, wird die Flüssigkeit in den lianal 8 eingelassen, hingegen gilt der Kanal 9 als Einlassleitung, wenn die Drehrichtung ungekehrt verläuft.

Im erstgenannten Fall werden die kügelchen 13, 14 in die in /ig, 1 dargestellte Lage gedrängt, so dass die Einlassöffnung 37 geöffnet wird, während die Auslassöffnung 38 durch das Kügelchen 14 geschlossen bleibt. Das Kügelchen 14 steht dabei ausserdem unter dem Druck/der aussen von der Leitung 10 herkommt.

In der Leitung 9- stehen die Kügelchen 15 und 16 unter dem Flüssigkeitsdruck und bewegen sich daher gegen die Enden

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dieser Leitung 9» wobei aie einerseits die Einlassöffnung 39 versehliessen und andererseits die Auslassöffnung 40 öffnen.

Lfm die Antriebswelle 2 zu bremsen und bei fehlender Belastung nicht mitdrehen zu lassen, ist erfindun^sgemäss eine .bandbremse 19 vorgesehen, die aus sen um d::ts Gehäuse 4 der Pumpe gelegt ist. Diese wird durch Federn 20, 21 festgehalten, die durch Stelisch-auben in ihrer Spannkraft geregelt werden können. Unter dem Einfluss der von der Kammer 25 des Einstellventils über die Leitung 26 dringenden Flüssigkeit werden zwei kleine Kolben 23, 24 gegen die Wirkung der Federn 20, 21 verschoben und lockern damit die von diesen.bewirkte Spannung der Bandbremse 19 mehr oder weniger stark (Fig. 1 und 4). Da der Druck der Flüssigkeit in der Kammer 25 von der Grosse der Öffnung des Regelventils abhängig ist, die wieder durch die Grosse des auf die Abtriebswelle 2 wirkenden Lastmomentes bestimmt ist, gewährleisten, die Federn 20, 21 eine verlässliche automatische Bremsung der Welle 2, wenn das Regelventil vollkommen offen steht, Durch Schliessen des Regulierventiles kann man einen vorbestimmten Wert für den Flüssigkeitsdruck einstellen und damit die Bremskraft der Bandbremse 19 in gewünschtem Masse regeln.

Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Spannkraft der Federn 20, 21 so einzustellen, dass.die Bandbremse 19 beim gleichen Flüssigkeitsdruck gelockert wird, der den kleinen konzentrisch zur Nadel 27 des Regulierventiles angeordneten Kolben 46 in Bewegung setzt (Fig. 4). Dies um die grösstmögliche Stabilität der Drehzahl der Abtriebswelle 2 auch im Falle von plötzlichen Belastuir ^änderungen zu gewährleisten,,

Das Regulierventil (Fig. 4) besieht im wesentlichen aus einer Nadel 27, die durch das Handrad 28 einer Spindel axial verschoben werden kann und damit das Auslassventil 29 schliesst. Die aus den Kanal I^ kommende und unter jruck stehende Flüssigkeit dringt i/. die mit der Kammer 30 duvch t'ifnungen 31 und 32, die im fes stehenden Zylinder 33 bzw. im beweglichen Hohlkolben 46

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angeordnet, sind, in die Kammer 25 ein. Der Kolben 46 kann von der durch die Öffnungen 31 und 32 eindringende Flüssigkeit entgegen der ,/irkung der hinter ihm in einer zylindrischen Ausnehmung; eingesetzten Feder 34 verschoben werden, wobei je nach der Stellung des Kolbens 4'6_die Öffnung 31 mehr oder weniger geöffnet wird, bzw. gänzlich verschlossen ist. Auf diese V,^reise .vird die ./uantitiit ' der austretenden Flüssigkeit von der Grosse der öffnung 31 bestimmt und damit die Drehzahl der Abtriebswelle 2 auch bei plötzlicher -delastungsänderung konstant gehalten. ',Yird das Ventil 29 durch die Nadel 27 geschlossen und ist somit der j.lüssigkeitsumlauf vollständig gedrosselt, steht die Antriebswelle mit der Abtrieb.swelle in direkter verbindung und rotiert wie diese mit gleicher .Drehzahl. Weist hingegen die nadel 27 eine Stellung auf, die die Ventilöffnung 29 völlig freigibt, erreicht der Flüssigkeitsumlauf in der Drehkolbenpumpe ein Maximum und die Abtriebswelle 2 wird durch die elastische Bandbremse 19 vollkommen festgehalten. In jeder zwischen diesen beiden ilxtr ernst el iurujen vorkommenden Zwischenlage wird die Drehzahl der Abtrieoswelle 2 zwischen Mull und der Drehzahl der Antriebswelle 1 stehen.

Durch Verstellung der Nadel 27 mittels des Handrades "28 lasst sich die Drehzahl der Abtriebs/eile 2 daher gleichmassig im jeweils gewünschten Masse regeln.

Bei einer plötzlichen Erhöhung des Lastmomentes auf der Abtriebswelle 2 wird deren Drehzahl herabgesetzt, was eine Zunahme der Hubzahl der Pumpe und damit;einen erhöhten Flüssigkeitsdruck in der Kammer 30 vor dem Auslassventil 29 zur Folge hat. Hierdurch wird der Kolben 46 gegen die Wirkung der Feder 34 verschoben und verschliesst die öffnung 31, durch die die Flüssigkeit in die Kammer 30 eingeführt wird mehr oder weniger, v/o-durch das Ausmass der kreisenden Flüssigkeit wieder gedrosselt und die AbtriebB-welle 2 auf die gewünschte Drehzahl zurückgeführt wird.

Die obigen Regelmöglichkeiten der Abtriebswelle 2 sind selbstverständlich auf der Annahme gegründet, dass die Drehzahl der Antriebswelle 1·trotz möglicher starker Schwankungen in der

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Belastung auf der Abtriebswelle 2 stets gleich bleibt. Selbstverständlich haben Schwankungen in der Drehzahl der Abtriebswelle 2 auch solche in der Leistung zur Folge, wobei die verloren gehenden Kräfte zumeist in Wärme umgesetzt werden, was weiterhin eine Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit zur Folge hat. Darum ist der Behälter 7 des erfirdungsgemässen Geschwindigkeitsumformers mit Kühlrippen 35 ausgestattet und auf der Antriebswelle 1 ein Ventilator 36 vorgesehen, so dass fur ausreichende Abkühlung der Flüssigkeit ,-.esorgt ist.. Der Behälter 7 ist ausserdem mit einer öffnung 42 flir ds,s Eingiessen der Flüssigkeit versehen, in der neben einem Luftkanal 4 i- ein Gitter 43 angeordnet ist, um ein Verspritzen der flüssigkeit zu vermeiden. Diese 'Einguss öffnung karn aber auch 'die stelle des Schruubsapf ens 45 einnehmen.

Als Variante der erfiiidungs, emässen Anordnung können beispielsweise mehrere Drehkolbenpumpen vorgesehen werden, wie Fig. 5 zeigt. Hier ist jede Achse dieser Pumpe parallel zur Zentralachse und in gleichem Abstand von dieser angeordnet. In diesem Falle wird der Rotor ebenso viele Zylinder aufweisen wie jjrehkolbenpumpen vorgesehen sind. Zwischen ihnen wird die exa-entrische Trommel der Drehkolbenpumpe mit ztadialf lügein eingebaut.

Die Läufer der Drehkolbenpumpe werden, wie beispielsweise in Fig. 6 gezeigt, über ein mechanisches Getriebe von der ZentralwelJ.e angetriebene

Die Anordnung mit mehreren Pum/pen ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Umformer für starke Belastungen vorgesehen ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Stufenloser Geschwindigkeitsumforraer "unter Verwendung einer in einem Behälter mit Flüssigkeit arbeitenden Drehkolbenpumpe, 'dadurch gekennzeichnet, dass deren Laufrad (3.) mit der Antriebswelle (1) und der Pumpenkörper (4) mit der Abtriebswelle (2) starr verbunden" sind, wobei die Pumpe (3, 4) die Flüssigkeit in Umlauf setzt und die Intensität des Flüssigkeitsstromes durch ein .von Hand zu betätigendes Ventil (29) regelbar ist und sich somit auch die Drehzahl der Abtriebswelle (2) entsprechend der Menge der in geschlos senem Kreis umlaufenden Flüssigkeit an die Drehzahl der Antriebswelle (1) anpassen lässt»

2. G-eschwindigkeitsumformernach Aisjpruch. 1, dadurch g e k e η η ζ ei c'h η e t, dass die Regeldüee (29) aus einer Nadel (2"7) besteht, deren der zylindrischen Öffnung im Ventilauslass zugelehrter kegelförmiger Kopf durch seine jeweilige Einführtiefe in den Ventilsitz die wirksame Öffnung begrenzt und durch Variation der umlaufenden Flüssigkeitsmenge die Drehzahl der Abtriebswelle (2) kontinuierlich regelt.

3.'Geschwindigkeitsumfoim er nach Anspruch 2, dadurch gekennzei c h η e t, dass konzentrisch zur Nadel (27) ein unter der Wirkung der Feder (34) stehender längsverschieblicher kleiner Hohlkolben (46) angeordnet ist, der Bohrungen (32) aufweist, die mit Einlassöffnungen (31) in die vor dem Ventil (29) liegende. Kammer (30) korrespondieren, wobei der ⁱ an dem der Feder (34) abgekehrten Ende unter dem Druck der umlaufenden Flüssigkeit stehende Kolben (46) bei Überdruck entgegen der Wirkung der Feder (34) verschoben und die Drehzahl der Abtriebswelle (2) entsprechend der jeweilig freigegebenen Einlassöffnung (31) automatisch regelbar ist.

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4. ü-eschwindigkeitsumf ormer nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei chnet, dass in den "beidseitig der Antriebswelle (1) angeordneten Flüüsigkeitsleitungen (8, 9) aus Kügelchen (13, 14, 15, 16) bestehende Ventile vorgesehen sind, die durch den Druck der kreisenden Flüssigkeit geöffnet ode"· geschlossen werden, wobei jede der Leitungen (8, 9) als Zu- oder Abfluss Verwendung finden, kann.

5. Geschwindigkeitsuinf ormer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennz ei chnet, dass aussen um den mit der Abt&ebswelle (2) verbundenen Pumpenkörper (4) eine durch Federn (20,21) in Spannung gehaltene elastische Bandbremse (19) gelegt ist, wobei kleine, zwischen den Enden der Bremse (19) angeordnete Kolben durch die über die Leitung (26) von der Kammer (25) des Regulierventils (29) komiaende Flüssigkeit entgegen der Wirkung der Federn (20,21) verschoben werden und die bei grdsster Öffnung des Regulierventils (29) vollständige Bremsung des Pumpenkörpers (4) und damit 'der Abtriebstelle (2) je nach der jeweiligen Öffnungsweite des Regulierventils (29) mehr oder weniger aufheben.

6. Ü-eschwindigkeitsumf ormer nach Anpruch 1, dadurch gekennz ei chnet, dass Mehrere Drehkolbenpumpen um eine zentrale Antriebswelle (1) angeordnet sind, deren Läufer achsparallel und in gleichem abstand um jene liegen, wobei die Pumpenkörper übor mechanische Getriebe mit der Abtriebswelle (2) verbunden sind..

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