DE2115526C3 - Druckwandler zum Ausgleich der Drücke zweier voneinander isolierter, hydraulischer Drucksysteme - Google Patents

Description

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zung über eine Ventilschalteinrichtung von der Fig. 1 einen Schnitt durch einen hydraulischen

Hochdruckseite auf die Niederdruckseite bzw. Wandler nach der Erfindung,

auf eine Abflußseite umschaltbar ist und F i g. 2 einen skizzenhaften Schnitt des Wandlers

b) die Ventilschalteinrichtung bei Absinken des nach Fig. 1,

Druckes in einer Leitung (Hochcrucksteueröff- 5 F i g. 3 eine skizzenhafte Ansicht eines hydrauhnung) eines der beiden Druck^ysteme diese Um- sehen Wandlers und zweier voneinander isolierter schaltung selbsttätig vornimmt. hydraulischer Steuerkreise, die durch den Wandler

Der Druckwandler nach der Erfindung leitet somit miteinander verbunden sind,

selbsttätig einen Teil der Strömung von der jeweils Fig.4 eine skizzenhafte Ansicht ähnlich wie

als Pumpe arbeitenden Verdrängermaschine zu einer jo Fig.3, in der die Kreise in einer Lage veranschau-Niederdruckleitung, wodurch der Druck der von der licht sind, in der eine Pumpen-Motoreinheit des als Pumpe arbeitenden Verdrängermaschine auf die Wandlers als Pumpe arbeitet, während die andere als gleiche Größe erhöht wird wie der Druck an der Ver- Motor arbeitet,

drängermaschine, die als Motor arbeitet, um die Fig. 5 eine skizzenhafte Ansicht einer zweiten

Pumpe anzutreiben. Das Prinzip zur Änderung der 15 Ausführungsfonn einer Pumpen-Motoreinheit mit Geschwindigkeit, das Ansaugvolumen der Pumpe zu Steuerkreis in dem eine abgewandelte Form der Erändern, ist grundsätzlich bekannt. Beispielsweise ist findung veranschaulicht ist,

in der USA.-Patentschrift 3 232 065 ein hydrauli- Fig.6 eine ähnliche Ansicht wie Fig.5, in der

scher Wandler beschrieben, bei dem die Ansaug- der Kreis in der Arbeitsweise als Pumpe veranschaumenge an Druckflüssigkeit durch öffnen und Schlie- ao licht ist.

Ben von Ventilen geändert wird, welche zusätzlichen In den F i g. 1 und 2 der Zeichnungen bezeichnet

Steueröffnungen der Pumpe zugeordnet sind, wo- das Bezugszeichen 1 einen sogenannten hydraulidurch die unter a) aufgeführten Merkmale der Auf- sehen Wandler. Dieser Wandler besteht aus zwei hygabenlösung grundsätzlich bekannt sind. Das Prinzip draulischen Axialkolbenpumpen-Motoreinheiten 2 jedoch, mit zwei mechanisch miteinander gekoppel- »5 und 3, die in einem gemeinsamen Gehäuse 4 anten Verdrängermaschinen in zwei voneinander iso- geordnet sind und mechanisch durch eine Verbiniierten hydraulischen Systemen identische Drücke dungsstange oder Antriebswelle 5 miteinander veraufrechtzuerhalten, indem selbsttätig Hydraulikflüs- bunden sind. Jede der Pumpen-Motoreinheiten 2 und sigkeit durch eine zusätzliche Steueröffnung öer je- 3 kann entweder als Pumpe oder als Motor in Abweils als Pumpe arbeitenden Verdrängermaschine 3» hängigkeit davon getrieben werden, ob der jeweilige umgeleitet wird, ist hierdurch nicht nahegelegt. Bei Rotor von einer Hilfsquelle eines Eingabedrehmo-Druckwandlern ist es ferner bekannt, durch Ver- mentes getrieben wird oder sie kann betätigt werden, drängervolumenänderung zumindest einer der beiden um den Rotor und die daran angeschlossene Anim Druckwandler angeordneten Verdrängermaschi- triebswelle durch eine Eingabedruckwelle einer grönen eine Änderung der Druckübertragung zu erzie- 35 ßeren Kraft anzutreiben, als das bremsende Drehmolen, wie dies der in der USA.-Patentschrift 3 391 538 ment am Rotor und der mit diesem verbundenen beschriebene Druckwandler zeigt. Welle.

Im einzelnen kann die Erfindung derart ausgestal- Der hydraulische Wandler mit Ausnahme der

tet werden, daß die Niederdrucköffnung einer der Steueröffnungen der Steuer- oder Ventilscheibe 6 je-Verdrängermaschinen im Bogenmaß langer als die 40 der Einheit 2 und 3 ein konventioneller hydraulischer Hochdrucköffnung ist. Wandler, der von der Aerospace Division der Abex

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- Corporation in Ocnard, Californien, USA, vertrieben dung ist die dritte Steueröffnung der Verdrängerma- wird. Folglich wird er im folgenden nicht genauer schine in im wesentlichen gleicher Entfernung von beschrieben. Um das Verständnis der Arbeitsweise dem einen Ende der Hochdrucköffnung und dem be- 45 des Wandlers und der Erfindung zu erleichtern, wird nachhalten Ende der Niederdrucköffnung angeord- im folgenden eine Pumpen-Motoreinheit 2 allgemein net. beschrieben, und zu diesem Zweck sind deren Ein

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der zelteile in Fig.2 skizzenhaft veranschaulicht. Da Erfindung kann dadurch geschaffen werden, daß die beide Pumpen-Motoreinheiten identisch einschließ-Venülschalteinrichtung als federvorgespanntes Ventil 5° lieh ihrer Steuer- oder Ventilplatten 6 sind, wird im ausgebildet ist und daß in der durch die Federvor- folgenden nur eine genauer beschrieben. Gleiche spannung eingestellten Lage die dritte Steueröffnung Teile der anderen Pumpen-Motoreinheit tragen mit der Niederdrucköffnung verbunden ist und durch gleiche Bezugszeichen mit dem Index α um die beiden an der Hochdrucksteueröffnung herrschenden den Teile voneinander unterscheiden zu können. Druck gegen die Feder in eine Lage bewegbar ist, in 55 Die Pumpen-Motoreinheit 2 weist das äußere Geweicher die dritte Steueröffnung an die Hochdruck- hause 4 aus mehreren Einzelteilen auf, die beispielsöffnung angeschlossen ist. weise mit Schraubbolzen oder Zugstangen (nicht dar-

Mit besonderem Vorteil ist es fernerhin möglich, gestellt) zweckdienlich zusammengefügt werden könden Druckwandler derart auszubilden, daß die Ven- nen. Das Gehäuse 4 weist eine Steuer- oder Ventiltilschalteinrichtung durch den an der dritten Steuer- 60 platte 6 auf, welche mit einer Hochdrucköffnung 9, öffnung vorhandenen Druck betätigbar ist, um die einer Niederdrucköffnung 10 und einer dritten öffdritte Steueröffnung an einen Behälter oder Abfluß nung 11 (s. F i g. 3 bis 5) ausgebildet ist. anzuschließen und durch Unterdruck an der dritten Ein im wesentlichen ringförmiger Zylinderblock

Steueröffnung betätigbar ist, um diese an die Hoch- oder Trommel 12 ist in dem äußeren Gehäuse 4 andrucksteueröffnung anzuschließen. 65 geordnet und kann durch eine Antriebswelle 13 darin

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in gedreht werden. Zu diesem Zweck weist die Welle den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Aus- an ihrem Ende Außenkeile 14 auf, die in Eingriff mit führungsformen näher erläutert. Es zeigt inneren Keilen an einer Hülse 15 gebracht werden

ä si rrr^ss-:, _dcm

daß die ZyKndtr- Gehäuse 4 isi a_n die AblaBöffnung 46 übe, einen Ka-

oder Bohrungen 24 auf. die η konventioneller Bauweise mit Ausnahme

Uung der ,

SZJÄSÄTsr^toSÄ* indemCehause^nLagernegeiageruDieZylind.,-

inu und uuii-M CH₁₁ Bezueszahl 26 trommel 12 weist eine Anzahl von Zylindern oder

werden welche all gemein·durch d« B«ugg« « Kolbenkammern 24 auf. Diese Zylinder liegen paralbezeichnet ist. Jeder der Kolben.25 ist, ™ «ren _der ^ ^ ^

Bezugszeichen ^M ™^^ ™_hf^C™Srfech"bg™ 35 Abstand zueinander um die Achse angeordnet. Eine

^^^^^S^^SSS^IS^r- wurstförmige Zylinderöffnung 17 erstreckt sich von rundet. Die abgerundeten Enden der Körnen^" Innenende jedes der Zylinder 24 zu der Endflä-

dcn von entsprechend ausg^drtcn^u^munge _chenebenc 22 der Zylindertrommel. Eine dieser

.Se^Ä äta S™ϊ GeleSerbin- wurstförmigen öffnun/en ,7 ist auf jeder der Stcuer-S zwischen den Kolben 25 und den Schuhen 29. 40 sche.bcno, 6« m den Fi g 3 b.s 6 m gestnchelten

Se Schuhe 29 sind wiederum an der Oberfläche Linien überlagert veranschaulicht LJie 5>cnune j» wiiu Drehung der Zy- In F1 g. 2 der Zeichnungen befindet sich in dieser

einer Schiefscheibe 30 ^^"^"^"^ Kolben Ansicht der obere Kolben 24 an seinem unteren Tot-S⁰SSS⁰Ie schiebbar STsffiSSe 30 ist punkt und der Kolben am Fuß der Ansicht ist in se,-i^^ i Hlri d ih d

SSSSdIe schiebbar STsffiSSe 30 ist punkt und der Kolben am Fuß der Ansicht ist in se SjSSchin^dem^Gehäuse durch einen Haltering 45 nem oberen Totpunkt. In den Zeichnungen ist der Ti fesSä?ten Die Schuhe 29 werden durch eine obere Totpunkt mit TDC und der untere Totpunkt LtSnordnunE £ in Eingriff mit der Schiefscheibe mit BDC bezeichnet. In dieser Figur verbindet eine 30 Sen wllche eimAing 33 aufweist, der in gestrichpunktete Linie BDC mit TDC, welche zmilgnfrmS'emem radialen Flansch 34 gebracht wer- sehen den Mittelpunkt«» der unteren und oberen den kann, welcher einstückig an den Schuhen 29 aus- ₅o Totpunktlagen verlauft. D.ese Lime BDC-TDC ist h'Id t t auf F1 g. 3 übertragen, um die unteren und oberen

Beide Pumpen-Motoreinheiten 2,3 sind Einheiten Totpunktlagen der Kolben bezüglich der verschiedemit fester Verdrängung da die Schiefscheiben 30, nen Steuerof inungen in der Steuerplatte 6 anzuzeigen. ?. Sdnem voSimmten Winkel bezüglich der Zwischen den benachbarten Enden der Hoch-

Achsen der Einheiten fest montiert ist. 55 drucksteueröffnung 9 und der Niederdrucksteueroff-

An ihren Innenenden sind die Antriebswellen 13, nung 10 auf der linken Seite der Scheibe m der An-13_fl der beiden Einheiten durch die Verbindung- sieht in Fig. 3, ist eine Dichtfläche^SO angeordnet, welle 5 mechanisch miteinander verbunden. Die Eine weitere Dichtflache Sl ist zwischen dem rechten Welle 5 ist an beiden Enden keilwellenähnlich ausge- Ende der Hochdruckoffnung 9 und der dritten Öff-Widet und wird in gleichfalls mit Antriebskeilen ver- 60 nung 11 vorgesehen. Eine dritte Dichtfläche 52 ist sehcnen Bohrungen 36, 36 a der Antriebswellen 13, zwischen der dritten öffnung 11 und der rechten 13 a aufgenommen, so daß dadurch diese Teile me- Seite der Niederdruckoffnung 10 in der Ansicht in ^nkrh miteinander verbunden und in antriebsrad- dieser Figur vorgesehen. Das BDC-Ende der Linie chanisch ^m»™°^c! /T™. _d BDC-TDC verläuft über die Dichtfläche 52, während

An ihrem Innenend! ist die Antriebswelle 13 dreh- 6_S das TDC-Endc über die Dichtfläche 50 verläuft, so w £ rlem Gehäuse 4 durch ein Kugellager 38 gehal- daß diese Linie keine der beiden Öffnungen 9, 10 . TWhen der Antriebswelle und dem Lager 38 oder 11 überschneidet. Die winklige Abmessung A ten. .^AW1£j_ü j _kcitsdichtung 39 und 40 angeordnet, jeder dieser Trennungsbereichc 50, 51 und 52 ist um

weniges größer als die winklige Abmessung B der Flugzeuges, während der Hilfskreis die Fahrgestellte

wurstförmigen öffnung 17 in dem Ende eines jeden und die anderen Hilfssysteme steuert.

Zylinders. Im allgemeinen und solange, wie sowohl der

Wie in den F i g. 3 und 4 schematisch veranschau- Hauptsteuerkreis und der Hilfssteuerkreis und die licht, ist die dritte öffnung 11 an ein mit Druckme- 5 Leitungen 90, 94 bei vollem Druck bleibt, beispielsdium betätigtes Ventil 62 vom Schaltspulentyp ange- weise bei 3000 psi, werden weder die Einheit 2 noch schlossen. Dieses Ventil 62 weist einen Körper 63 die Einheit 3 betätigt, um die andere anzutreiben. Sie auf, der eine Bohrung 64 enthält. Eine Spule 66 ist in verbleiben gedrosselt, wobei keine Kraftübertragung der Bohrung' 64 gleitend verschiebbar und diese zwischen den beiden auftritt, da das, durch die eine, Spule 36 weist drei in Abständen zueinander an- io aufgebrachte Drehmoment bei dem Versuch, die angeordnete vorstehende Teile 67, 68 und 69 auf, dere zu treiben, genau durch das von der anderen welche durch zwei umlaufende Nuten 70, 71 getrennt oder zweiten Einheit aufgebrachte Drehmoment bei sind. Eine Schraubenfeder 73 federt die Spule, in der dem Versuch, die erste Einheit zu treiben, ausgegli-Ansicht der F i g. 3 und 4, nach rechts. Die Spule ist chen wird. Dieser Zustand ist in F i g. 3 veranschauin dieser Lage auf der rechten Seite von F i g. 4 ver- 15 licht, in dem beide Einheiten als gedrosselte Motoren anschaulicht. bei vollem Druck wirken und versuchen, einander

Die dritte Öffnung der Steuerscheibe ist über eine anzutreiben, die jedoch nicht ein ausreichend großes Leitung 75 mit einer öffnung 76 im Körper 63 des Drehmoment an dem Rotor erzeugen können, um Ventils 62 verbunden. Diese öffnung 76 ist zu dem das durch die Verbindungswelle 35 übertragene Medienstrom von der Hochdrucköffnung 9 der Steu- so Bremsmoment des anderen zu überwinden,
erscheibe über Leitungen 77, 78 und die öffnung 79 In F i g. 3 sind der Haupt- und der Hilfssteuerkreis offen, wenn die Spule 66 in ihrer am weitesten links bei vollem· Druck beispielsweise 3000 psi veranliegenden Lage, wie in F i g. 3 veranschaulicht, be- schaulicht. Bei diesem Zustand wirken beide Einheifindlich ist. Die Spule nimmt diese Lage ein, wenn ten 2 und 3 tatsächlich als Motoren, und beide Vender Druck von der Hochdrucköffnung 9 in der End- 15 tile 62, 62 α sind in ihrer am weitesten links liegenkammer 80 die Federkraft der Feder 73 überwindet. den Lage befindlich. Die Ventile werden in dieser Die Kammer 80 ist mit der Hochdrucköffnung 9 Lage solange wie der Druck in den Hochdrucköffdurch eine Medienleitung 77, eine Leitung 81 und nungen9, 9 a genügend groß bleibt, um die Federeine Öffnung 82 verbunden. Wenn die Kraft der Fe- kraft der Federn 73, 73 α zu überwinden gehalten, der 73, die in dem Medium in der Kammer 80 inne- 30 Dieser Mediendruck wird über die Medienleitungen wohnende Kraft überwindet, bewegt sich die Spule 77> 81 zu der Kammer 80 übertragen.
66 nach rechts in die in F i g. 4 veranschaulichte Sollte der Druck entweder in dem Haupt- oder in Lage (Pumpenarbeitsweise), in welcher die öffnung dem Hilfskreis und somit in den Leitungen 90 oder 76 zu einer öffnung 83 durch die Nut 71 geöffnet 94 auf einen derartigen Wert abfallen, daß die Federwird. In dieser Lage der Spule ist die dritte öffnung 35 kraft der Feder 73 ausreicht, den dagegenwirkenden 11 über die Leitung 75 und eine Leitung 84 an die Druck in der Kammer 80 zu überwinden, wird sich Niederdrucköffnung 10 der Steuerplatte 6 ange- die Spule des mit der Einheit 2 oder 3 verbundenen schlossen. Ventils nach rechts bewegen, wie es in der skizzen-

Beim Betrieb wird die Hochdrucköffnung9 der haften Ansicht der Einheit2 in Fig.4 veranschau-Pumpen-Motoreinheit 2 durch eine Leitung 91 an 40 licht ist. Wenn sich die Spule 62 der Einheit 2 auf einen ersten Mediumsteuerkreis angeschlossen, der einen Druckabfall in der Kammer 80 nach rechts beeine Medienleitung 90 aufweist. Die Niederdrucköff- wegt, ist die öffnung 76 des Ventils mit der öffnung nung 10 wird mit einer Medienquelle beispielsweise 83 über die Nut 71 der Spule verbunden. Dies führt einem Tank oder Vorratsbehälter 92 durch eine Lei- dazu, daß die dritte öffnung 11 der Einheit durch tung 93 verbunden. Auf gleiche Weise wird die 45 das Ventil 62 an die Niederdrucköffnung 10 ange-Hochdrucköffnung 9 α der Pumpen-Motoreinheit 3 schlossen wird und gleichzeitig der Anschluß von der an einen anderen Steuerkreis oder System mit einer Hochdrucköffnung 9 durch den vorstehenden Teil 68 Leitung 94 durch eine Leitung 95 angeschlossen. Die dadurch unterbrochen wird, daß sich dieser über die Niederdrucköffnung 10 α der Pumpen-Motoreinheit 3 Öffnung 79 bewegt und diese verschließt. Ein Entlawird an eine Medienquelle oder einem Vorratsbehäl- 50 stungsventil 87 für eingeschlossenen Druck ist zwiter 97 durch eine Leitung 96 angeschlossen. sehen die Leitungen 75 und 77 geschaltet, um das

Die beiden Kreise oder Systeme, wie sie die Lei- Hochdruckmedium, das in der Bohrung 64 eingetungen 90 und 94 darstellen, sind sowohl vollständig schlossen ist, nachdem der vorstehende Teil 68 die voneinander unabhängig und getrennt als auch phy- öffnung 76 verschließt, und ehe die öffnung 76 zu sisch isoliert. Das einzige gemeinsame Verbindungs- 55 der Niederdrucköffnung 83 offen ist, freizulassen,
stück oder Verbindung zwischen den beiden besteht Wenn der Druck in der Leitung 90 auf einen Wert in dem Wandler 1. Folglich ist eine Kraft- oder abfällt, an dem das Drehmoment des Motors 3 das Drehmomentsübertragung zwischen den beiden Sy- von der anderen Einheit 2 über die Verbindungsstemen oder Kreisen möglich, eine Medienübertra- welle 5 aufgebrachte Bremsmoment überwindet, gung tritt jedoch nicht auf. Tatsächlich kann nun die 60 wirkt die Pumpen-Motoreinheit in ihrer Arbeitsweise Leitung 19 eine Medienleitung eines Hauptsteuer- als Motor, um die Einheit 2 in ihrer Pumpenarbeitskreises eines Flugzeuges sein und die Leitung 94 weise anzutreiben. Wenn die Einheit 2 als Pumpe bekann eine Medienleitung eines Hilfssteuerkreises trieben wird, vergrößert sie den Druck in der Leitung eines Flugzeuges sein. Die meisten größeren Flug- 90 des Hauptkreises bis auf seinen Ausgangswert,
zeuge weisen zwei derartige getrennte Systeme auf, 65 Wie in F i g. 4 skizzenhaft veranschaulicht, in dei die beide während des Fluges in mit druckbeauf- die Einheit 2 als Pumpe betrieben wird, wird deren schlagtem Zustand gehalten werden. Der Hauptkreis Rotor entgegen dem Uhrzeigersinn in Drehung versteuert üblicherweise die Seiten- und Höhenruder des setzt. Diese Richtung ist durch den Pfeil 98 ange·

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zeigt, welcher zeigt, daß die öffnung 17 des Rotors daß sie tatsächlich eine Fortsetzung der Hochdruckin gestrichelten Linien sich entgegen dem Uhrzeiger- öffnung 9 a bildet. Dieser Zustand macht die winksinn über die Steuerplatte 6 dreht. Wie hier veran- lige Entfernung oder Länge C der Hochdrucköffnung schaulicht (auf der linken Seite von F i g. 4) ist die gleich der winkligen Entfernung D der Niederdrucköffnung 17 in ihrer unteren Totpunktlage, in welche 5 öffnung 10 a.

die Linie bei BDC die öffnung 17 in zwei Teile auf- In der rechten Seite von F i g. 4 ist die Einheit 3 in teilt. Wenn die öffnung 17 in dieser unteren Tot- ihrer Arbeitsweise als Motor zum Antrieb der Einpunktlage befindlich ist, ist sie und folglich ihr Zylin- heit2 als Pumpe veranschaulicht. Die öffnung 17 σ der 24 bezüglich beider öffnungen 10 und 11 abge- ist in ihrer oberen Totpunktlage veranschaulicht, in dichtet und der Zylinder 24 ist in der Lage der groß- io welcher sie bezüglich der Niederdrucköffnung 10 a ten Zylinderverdrängung befindlich, d. h. seine volu- und der Hochdrucköffnung 9 α abgedichtet ist. In metrische Kapazität ist hier am größten. Wenn sich dieser Lage der öffnung 12 a bedeckt sie die Dichtder Zylinder 24 über den Punkt des maximalen Zy- fläche 50 a und überschneidet die obere Totpunktlindervolumens, d. h. über den unteren Totpunkt hin- lage. Der Zylinder 24 α befindet sich dann in der aus bewegt, fängt an, sein Volumen, in welchem ein 15 Lage der minimalen volumetrischen Kapazität. Wenn Medium enthalten ist, verkleinert zu werden, jedoch sich der Rotor im Uhrzeigersinn dreht, bewegt sich wird das in diesem Volumen enthaltene Medium der Zylinder 24 a aus seiner Lage der kleinstmöglinicht frei gelassen, bis der Zylinder in Verbindung chen volumetrischen Kapazität über die Drucköffmit der dritten öffnung 11 kommt. Da die dritte öff- nung 9 a. Medium bei einem Druck von 3000 psi in nung 11 nun über die Leitung 75 und das Ventil 62 ao diesem Beispiel wird dann in die öffnung 9a eingean die Niederdrucköffnung 10 angeschlossen ist, speist. Dieses Medium unter Druck bewirkt eine Drewird ein Teil des in dem sein Volumen verringern- hung der Trommel in Richtung des sich vergrößernden Zylinder 24 enthaltenen Mediums zurück auf die den Zylindervolumens, d. h. im Uhrzeigersinn. Wäh-Saugseite oder Niederdrucköffnung 10 geführt. Der rend sich das Zylindervolumen vergrößert, füllt sich Zylinder 24 bewegt sich dann außer Verbindung mit 35 der Zylinder mit unter Hochdruck stehendem Meder öffnung 11 über den Dichtbereich 51 der Steuer- dium, bis sich die öffnung 17 a über und außer Anseheibe, während der Druck des Mediums in dem Schluß mit der dritten öffnung 11a bewegt. Die öff-Zylinder vergrößert wird, bis die vorauslaufende nung 11a wirkt dann als eine Fortsetzung der Hoch-Kante 17 ft der öffnung 17 anfängt, die Kante 9 b drucköffnung 9 a. Danach verläuft die öffnung 17 a der Hochdruckauslaßöffnung 9 zu überlappen. Das 30 über die Dichtfläche 52 a und in Anschluß mit der Medium wird aus dem Zylinder 24 verdrängt, wäh- Niederdrucköffnung 10 α. Während sich die öffnung rend sein Volumen weiter verkleinert wird, während durch ihre untere Totpunktlage BDC bewegt, ersieh der Zylinder über die Drucköffnung oder Aus- reicht sie die Lage der größtmöglichen volumetri-Iaßöffnung9 in Richtung der oberen Totpunktlage sehen Kapazität, in welcher die Kammer völlig mit TDC bewegt. 35 Hochdruckmedium gefüllt ist. Bei der Fortsetzung

Wenn der Zylinder in der oberen Totpunktlage be- der Drehbewegung im Uhrzeigersinn wird das Hoch-

findlich ist, ist seine volumetrische Kapazität an ih- druckmedium dann aus der Kammer 24 herausge-

rem Minimum und sein Inhalt steht unter großem preßt, während sich die öffnung 17 a über die öff-

Druck. Nach Durchlaufen der oberen Totpunktlage nung 10 α bewegt.

und während der Fortsetzung der Drehung entgegen 40 Wenn die Einheit 2 oder 3 als Pumpe betrieben dem Uhrzeigersinn, nimmt die volumetrische Kapazi- wird, ist die öffnung 11 automatisch an die Niedertät des Zylinders zu, während der Zylinder über die drucköffnung 10 über das Ventil 62 angeschlossen. Niederdrucksaugöffnung 10 bewegt wird. Dabei und Folglich ist die Hochdrucköffnung 9 selbsttätig vorwährend die volumetrische Kapazität zunimmt, füllt verkürzt. Dadurch wird das Strümungsvolumen vor sich der Zylinder mit Niederdruckmedium bis der 45 der Einheit, wenn sie als Pumpe wirkt, sogar dann Zylinder die untere Totpunktlage des maximalen Zy- verringert, wenn das Eingangsdrehmoment von dei linderhubes erreicht. Diese Pumpwirkung wird so- anderen Einheit normal verbleibt Wenn dies auftritt lange fortgesetzt, bis der Druck in dem hydraulischen führt es automatisch zu einem Druckanstieg des von Hauptsteuersystem und der Leitung 19 einen Wert der Einheit gepumpten Mediums. Angenommen, daß erreicht, an dem die Pumpe zum Stillstand kommt, 50 die beiden Einheiten 2 und 3 von der gleichen voluda das von der anderen Einheit 3 erzeugte Drehmo- metrischen Kapazität sind, bewirkt die dritte öffnung ment über die Welle 5 wirkt und durch den Druck in und die Ventilanordnung, wie zuvor beschrieben der Leitung 90 zurückerhalten wird. Vorzugsweise daß die Einheit, die als Motor betrieben wird, betä wird diese Stillstandslage erreicht, wenn der Druck in tigt werden kann, eine Pumpe kleinerer Förderkapader Hauptleitung 90 genau gleich dem Druck in der 55 zität zu treiben. Folglich kann die als Motor wir-Hilfsleitung 94 ist. kende Einheit die andere Einheit als Pumpe antrei-

Wenn dieser Zustand auftritt und der Wandler 1 ben, bis die beiden Drücke genau gleich sind. Bei zum Stillstand kommt, bewirkt der in der Kammer Fehlen dieser dritten öffnung und der Ventilanord-80 wirkende Druck, daß der Kolben 66 nach links nung würden Kraftverluste, die sich aus dem Wirgegen die Federkraft bewegt wird und dadurch die 60 kungsgrad der beiden Einheiten ergeben, es ausÖffnung 76 zu der öffnung 83 schließt und somit die schließen, daß zwei Einheiten gleicher Kapazität be dritte öffnung 11 von der Niederdrucköffnung 10 gleichem Druck arbeiten könnten,
abschaltet. Dies führt dazu, daß die dritte öffnung Mit anderen Worten ausgedrückt, kann ein Hy-11 an die Hochdrucköffnung 9 über die öffnung 79 draulikmotor 3 fester Verdrängung der einen Kapazi- und die Nut 70 angeschlossen wird. 65 tat nicht eine andere Pumpe fester Verdrängung dei

Wenn die Einheit 3 als Motor zum Antrieb der gleichen Kapazität bei dem gleichen Druck betrei-Einheit 2 als Pumpe wirkt, ist die dritte öffnung 11a ben, wie der Druck der zum Antrieb der Pumpe Veran die Hochdrucköffnung 9α derart angeschlossen, wendung findet, und zwar wegen der auftretendet

Kraftverluste und Wirkungsgrade der beiden Einheiten. Durch die Erfindung jedoch wird selbsttätig die Strömungskapazität oder Verdrängung der Einheit, die als Pumpe arbeitet, verringert, während die Kapazität des Motors bei ihrem Normalwert verbleibt. Das Ausgangsdrehmoment der Einheit, die als Pumpe arbeitet, bleibt das gleiche oder normal, d. h. gleich dem Eingangsdrehmoment abzüglich der durch den Wirkungsgrad bedingten Verluste der beiden Einheiten, so daß der Druck der Pumpeneinheit selbsttätig vergrößert wird. Folglich kann der Wandler zwischen zwei Kreise des gleichen Arbeitsdruckes zwischengeschaltet werden und betätigt werden, um den Druck in jedem der Kreise bei dem gleiche Wert zu halten. Durch die Erfindung ist somit ein Wandler geschaffen, der aus zwei Pumpen-Motoreinheiten der gleichen Kapazität besteht, um die beiden Hydrauliksysteme bei dem gleichen Druckpegel zu halten.

Durch Verringerung der volumetrischen Kapazität der Pumpen-Motoreinheit, wenn diese als Pumpe arbeitet, wird dadurch der Unterbrechungs- oder Schaltdruck der Einheit verringert. Folglich ist der zwischen den beiden Kreisen nötige Druckunterschied um zu bewirken, daß der erste Kreis seine Pumpen-Motoreinheit als Motor antreibt und um das Drehmoment der anderen als Pumpe wirkenden Einheit zu überwinden wesentlich verringert, in vielen Fällen so viel oder mehr wie 50 °/o. In einem Anwendungsfall wurde das Unterbrechungs- oder Schaltdruckdifferential, das zum Auslösen der Betätigung des Wandlers notwendig war, von 300 auf lOOpsi verringert.

In den F i g. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform einer Ventilanordnung zum Anschließen der dritten öffnung 11 jeder der Pumpen-Motoreinheiten 2 oder 3 an die Hochdrucköffnung 9 bei der Motorarbeitsweise und an eine Niederdrucköffnung in der Pumpenarbeitsweise veranschaulicht. In diesen Figuren ist der Wandler 1 identisch mit dem Wandler der F i g. 1 bis 4, so daß gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Teile Verwendung finden. Die in F i g. 5 veranschaulichte Einheit trägt die gleichen Bezugszeichen wie die Pumpen-Motoreinheit 2 in F i g. 3 und 4, sie könnte jedoch genauso gut die der Pumpen-Motoreinheit 3 tragen.

In der in F i g. 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsform ist die dritte öffnung 11 in der Motorarbeitsweise an die Hochdrucköffnung 9 über eine Leitung 101, ein Spulenventii 102 und eine Medienleitung 103 angeschlossen. In der Pumpenarbeitsweise ist sie an die Niederdrucköffnung 10 über die Leitung 101, das Ventil 102 und die Leitung 104 angeschlossen.

Das Spulenventil 102 weist einen Zylinder 105 auf, in welchem die Spule 106 gleitend verschiebbar ist. Die Spule weist zwei vorstehende Teile 107 und 108 auf, die durch eine Nut 109 voneinander getrennt werden. Eine Endkammer 110 des Zylinders ist an die dritte öffnung der Motor-Pumpeneinheit über die Medienleitung 101 und eine Leitung 112 angeschlossen. Die gegenüberliegende Endkammer 113 ist an die dritte öffnung 11 über eine Medienleitung 114, ein Rückschlagventil und die Leitung 101 angeschlossen.

In der Motorarbeitsweise, wie in F i g. 5 veranschaulicht, ist die dritte öffnung 11 an die Hochdrucköffnung 9 über die Leitung 101, das Rückschlagventil HS, die Leitungen 116, 117, die öffnung 118, die Nut 109, die öffnung 119 und die Leitung 1103 angeschlossen. In dieser Lage des Ventils 102 öffnet sich das Rückschlagventil 115 und ermöglicht, das Medium von der Leitung 116 in die Leitung 101 fließen kann, falls der Druck in der dritten öffnung 11 kleiner als der Druck in der Hochdrucköffnung 9 ist.

In der Pumpenarbeitsweise der Pumpen-Motoreinheit ist die öffnung 11 an eine Niederdruck- oder

to Einsatzleitung 120 angeschlossen. Wie im folgenden noch genauer beschrieben, weist diese Niederdruckleitung ein Einwegrückschlagventil 121 auf, welches lediglich den Strom in einer Richtung zu dem Tank oder der Niederdruckseite 125 erlaubt und einen Strom in der entgegengesetzten Richtung ausschließt. Diese Verbindung der öffnung 11 mit der Niederdruckleitung 120 geschieht über die Leitungen 101, 112, die öffnung 122 und die Kammer 110 zu der öffnung 123.

ao Der in den F i g. 5 und 6 veranschaulichte Medienkreislauf einschließlich des Ventils 102 ist auf gleiche Weise wie der in den F i g. 2,3 und 4 veranschaulichte Kreislauf betätigbar. Insbesondere wird die dritte öffnung 11 entweder mit der Hochdrucköff-

as nung 9 oder einer Niederdruck- oder Einsatzdruckleitung 120 verbunden, je nachdem, ob die Einheit entweder als Motor oder als Pumpe arbeitet. Der einzige Unterschied zwischen dem in Fig.5 und 6 veranschaulichten Kreis und dem in den F i g. 3 und 4 veranschaulichten Kreis besteht darin, daß das Ventil 102 betätigbar ist, um selbsttätig die Ventilspule 106 zur Positionierung am Auslösepunkt in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Einheit zu bewegen. Das Ventil hängt somit nicht von einem Federdruck ab, um die Ventilspule bei der Motorarbeitsweise in einer gefederten Lage zu halten.

Angenommen, daß das Ventil 102 in der in F i g. 5 veranschaulichten Lage befindlich ist und der Druck in der Leitung 90 auf einen Wert abfallen sollte, an

♦o dem das Drehmoment der anderen Einheit die hier veranschaulichte Einheit, die als Einheit 2 angenommen wird, als Pumpe antreiben kann, wird der Rotor selbsttätig beginnen, sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Daraus folgt, daß das in dem Zylin-

der 24 enthaltene Medium die maximale Menge erreicht, wenn der Zylinder die Lage erreicht, in der seine öffnung 17 in der in gestrichelten Linien in F i g. 6 veranschaulichten Lage befindlich ist. Dies ist die untere Totpunktlage. Bei Fortsetzung der Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn und wenn die vorlaufende Kante 17 b der öffnung 17 in Verbindung mit der dritten öffnung 11 kommt, bewirkt die Schiefscheibe eine Bewegung des Kolbens nach innen und vermindert dadurch das Volumen des Zylinders

24. Dies zwingt das Medium durch die dritte öffnung 11 und die Leitung 101!, in die Kammer 110 am rechten Ende der Spüle 106 nach außen. Die Spule 106 bewegt sich dann nach links in der in F i g. 6 veranschaulichten Ansicht und zwingt dadurch Medium aus der Kammer 113 durch das Rückschlagventil 115. Nachdem die Spule völlig nach Hnks bewegt wurde, ist die öffnung 11 in Verbindung mit der Niederdruckleitung 120 und wird wirksam Niederdruckmedium durch das Rückschlagventil 121 zu der Niederdruckleitung 125 zu fördern. Die volumetrische Kapazität der Einheit ist in dieser Pumpenarbeitsweise dann kleiner als sie in der Motorarbeitsweise ist.

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Wird nun angenommen, daß der Druck in der an- veranschauUchte Lage erreicht, i deren Einheit auf einen Wert abfallen soUte, bei dem drucköffnung 9 mit der dritten Öffnung li uoer me die in den Fig. 5 und 6 veranschaulichte Einheit als Leitung 103, die öffnungen Ji« 118 des Ventils 102 Motor arbeitet und das Veu'il in der Pumplage, wie und die Leitungen 117, 116 in Fig.6 veranschauUcht, befindlich ist, wird es 5 Die in den Fig.5 und 6 dann selbsttätig sich in die Motorarbeitsweisenlage, wandelte Form der dritten ö wie in Fig.5 veranschauUcht, bewegen. Dies tritt anordnung arbeitet auf die unter Wirkung des Anfangs der Drehung des Rotors während zuvor beschriebene \ in Richtung des Uhrzeigersinnes auf. Wenn der Ro- beitsweise unter Bezugnahme tor in dieser Richtung gedreht wird, während sich die io und 4 veranschauUchte Einheit näher öffnung 17 außer Verbindung mit der Hochdruck- wurde. Insbesondere ist die dritte öffnu öffnung 9 und in Verbindung mit der dritten öff- Hochdrucköffnung 9 angeschlossen, wenn die ttimnung 11 bewegt, nimmt die volumetrische Kapazität pen-Motoreinheit 2 oder 3 als Motor arbeitet und an des mit dieser öffnung 17 verbundenen Zylinders 24 die Niederdruck- oder Einsatzleitung 120 angezu. FolgUch ist zum Füllen der Kammer Medium 15 schlossen, wenn die Einheit 2 oder 3 als Pumpe benotwendig. Dieses Medium wird von der Kammer trieben wird. Diese Verbindung tritt selbsttätig auf, 110 am rechten Ende der Spule 106 in die öffnung so daß die vorlumetrische Kapazität der Einheit als 11 gesogen und bewegt dadurch die Spule 106 nach. Pumpe auf einen Wert verringert wird, rechts. Das Rückschlagventil 121 schließt dann einen kleiner ist als die Kapazität der Einheit Strom durch die Leitung 120 in die Kammer 110 ao FolgUch wirkt der in den Fig.5 und 6 < aus. Die Kammer 113 am gegenüberliegenden Ende lichte Wandler in der Weise, wie eine¹ der Spule wird dann durch Medium gefüllt, das in tor größerer Kapazität hetriebenc Pi die Kammer 113 von der Niederdrucköffnung HO Kapazität unabhängig ' über die Leitung 104, die öffnungen 124 und 118 übertragung und trotz c und die Leitungen 117, 114 fließt. Die Spule setzt as trische Kapazität der beiden Einheiten gk ihre Bewegung nach rechts fort, bis sie die in Fi g. 5 wenn sie auf gleiche Weise betrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. nung (11, Ha) an einen Behälter oder Abfluß anPatentansprüche: zuschließen und durch Unterdruck an der dritten

   Steueröffnung (11, Ha) betätigbar ist, um diese

   L Druckwandler zum Ausgleichen der Drücke an die Hochdrucksteueröffnung (9, 9 α) anzu-

   zweier voneinander isolierter, hydraulischer S schließen.
   Drucksysteme mit zwei Axialkolbenverdränger-

   maschinen, deren Verdrängung durch in Zy-

   lindertrommeln angeordnete und durch Schiefscheiben getriebene Kolben erzeugt wird und die Die Erfändung betrifft einen Druckwandler zum Zylindertrommeln der beiden Verdrängermaschi- io Ausgleichen der Drücke zweier voneinander lsohernen mechanisch miteinander gekoppelt sind und ter, hydraulischer Drucksysteme mit Axialkolbendie Kolben aufeinanderfolgend in Verbindung verdrängermaschinen, deren Verdrängung durch in mit ventilgesteuerten Hochdruck- und Nieder- Zylindertrommeln angeordnete und durch Schiefdrucksteueröffnungen gelangen, wobei die Hoch- scheiben getriebene Kolben erzeugt wird und die Zydrucksteueröffnungen der Verdrängermaschinen 15 lindertrommeln der beiden Verdrängermaschinen jeweils mit der zugehörigen Druckleitung des ent- mechanisch miteinander gekoppelt sind und die Kolsprechenden hydraulischen Systeme verbunden ben aufeinanderfolgend in Verbindung mit ventilgesind, dadurch gekennzeichnet, daß steuerten Hochdruck- und Niederdrucksteueröffnun-

   a) mindestens eine der Verdrängermaschinen (2 gen gelangen, wobei die Hochdrucksteueröffnungen oder 3) am Steuerspiegel eine dritte Steuer- ao der Verdrängermaschinen jeweils mit der zugehöriöffnung(ll, Ha) aufweist, die zwischen der gen Druckleitung des entsprechenden hydraulischen Hochdruck- und der Niederdrucksteueröff- Systems verbunden sind.

   nung (9, 9 a bzw. 10, 10 a) neben dem den Derartige Druckwandler werden insbesondere in

   unteren Totpunkt der Verdrängerkolben der Flugzeugindustrie verwendet und dienen in den (25, 25 α) zugeordneten Steuerspiegelbereich 95 meisten Fällen dazu, eine Notversorgung an Energie (BDC) angeordnet ist und die von den Zy- für hydraulische Systeme zu bilden, die entsprechend lindern (24, 25 a) vor Erreichen der Hoch- den geltenden Sicherheitsbestimmungen auf diesem drucksteueröffnung (9, 9 α) überfahren wird, Fachgebiet in vielen Fällen in mindestens doppelter wobei diese dritte Steueröffnung zwecks Ausfertigung vorgesehen sind.
   Förderhubverkürzung über eine Ventil- 30 Ein Druckwandler der eben beschriebenen Art ist schalteinrichtung (62, 62 a) von der Hoch- aus der USA.-Patentschrift 3 369 491 bekannt und druckseite auf die Niederdruckseite (Nieder- dient dazu, zwischen zwei voneinander getrennten drucköffnung 10, 10a) bzw. auf eine Ab- hydraulischen Drucksystemen in beiden Richtungen flußseite umschaltbar ist, und hydraulische Energie zu übertragen. Die bekannten

   b) die Ventilschalteinrichtung (62, 62 a) bei 35 Druckwandler dieser Bauart weisen jedoch den Absinken des Drucks in einer Leitung Nachteil auf, daß auf Grund der während der Ener-( = Hochdrucksteueröffnung) eines der bei- gieübertragung auftretenden Verluste und der Verden Dn cksysteme diese Umschaltung selbst- wendung zweier Verdrängermaschinen mit den dazutätig vornimmt. gehörigen Verlusten nur möglich ist, die hydraulische
2. 2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch 40 Energie von einem System zu dem anderen System gekennzeichnet, daß die Niederdrucköffnung (10, bei einem geringeren Druck zu übertragen, der unter 10 α) eine der Verdrängermaschinen (2, 3) im dem normalen Arbeitsdruck des Systems Hegt, an das Bogenmaß länger als die Hochdrucköffnung (9, die Fnergie übertragen wird. Dies ist jedoch bei dem 9 α) ausgebildet ist. hauptsächlichen Anwendungsgebiet derartiger
3. 3. Druckwandler nach Anspruch 2, dadurch 45 Druckwandler, nämlich in Flugzeugen, von besondegekennzeichnet, daß die dritte Steueröffnung (11, rem Nachteil, da es beispielsweise nicht möglich ist, Π α) der Verdrängermaschine in im wesentlichen ein ausgefallenes hydraulisches System über den gleicher Entfernung von dem einen Ende der Druckwandler bei seinem normalen Arbeitsdruck zu Hochdrucköffnung (9, 9 α) und dem benachbar- halten.

   ten Ende der Niederdrucköffnung (10, 10 α) an- 50 Ausgehend von dieser bekannten Bauweise liegt

   geordnet ist. der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druck-
4. 4. Druckwandler nach einem der vorstehenden wandler der eingangs definierten Art zu schaffen, der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei zweiseitiges- Arbeitsweise eine Energieübertra-Ventilschalteinrichtung (62) als federvorgespann- gung zwischen den beiden voneinander isolierten tes Ventil (62) ausgebildet ist und daß in der 55 Drucksystemen ermöglicht, die bei einem Druckabdurch die Federvorspannung eingestellten Lage fall in dem einen der beiden den gleichen Solldruck die dritte Steueröffnung (11, lla) mit der aufweisenden Drucksysteme den jeweils abfallenden Niederdrucköffnung (10, 10 α) verbunden ist und Druck wieder auf den Sollwert bringt.

   durch den an der Hochdrucksteueröffnung (9, Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
   9 a) herrschenden Druck gegen die Feder in eine 60 a) mindestens eine der Verdrängermaschinen am Lage bewegbar ist, in welche die dritte Steueröff- Steuerspiegel eine dritte Steueröffnung aufweist, nung (H, 11 α) an die Hochdrucköffnung (9, 9 α) die zwischen der Hochdruck- und der Niederangeschlossen ist. drucksteueröffnung neben dem den unteren i. Druckwandler nach einem oder mehreren Totpunkten der Verdrängerkolben zugeordneten der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 65 Steuerspiegelbereich angeordnet ist und die von daß die Ventilschalteinrichtung (102) durch den dem Zylinder vor Erreichen der Hochdruckander dritten Si₁ ueröffnung (11, 11 α) Vorhände- steueröffnung überfahren wird, wobei diese nen Druck betätigbar ist, um die dritte Steueröff- dritte Steueröffnung zwecks Vorderhubverkür-