DE2229110C3 - Vibrator zur Erzeugung mechanischer Schwingungen - Google Patents
Vibrator zur Erzeugung mechanischer SchwingungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Vibrator zur Erzeugung mechanischer Schwingungen, bestehend aus einer in
einem auf einer Vibrationsplatte angeordneten Gehäuse gelagerten, motorisch angetriebenen Welle, auf welcher
ein mit einem flüssigen Medium füllbarer und mit einem Verdrängungskörper versehener Unwuchtbehälter
angeordnet ist, wobei Steuermittel zur Veränderung des Füllgrades vorgesehen sind, und hat eine besonders
zweckmäßige Ausgestaltung zum Gegenstand, durch die Arbeitsweise und der Aufbau verbessert
werden.
Vibratoren, deren Schwingungsfrequenz bzw. Fliehkraft
während des Betriebes stufenlos einstellbar ist, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei der
aus der CH-PS 3 31 129 bekanmen Ausführung ist quer an der Rotationswelle ein Zylinder befestigt, in dem ein
als Unwuchtmasse dienender Kolben verschiebbar angeordnet ist, der auf einer Seite von einer Druckfeder
und auf der anderen Seite von einem flüssigen Druckmittel beaufschlagt wird. Die Druckkammer des Zylinders
steht über eine Querbohrung und eine axiale Bohrung mit einer stationären Druckleitung in Verbindung,
welche zu einer Druckmittelquelle führt Mit Hilfe des Druckmittels kann der Kolben entgegen der Kraft der
Druckfeder verschoben und damit dessen Exzentrizität und Unwuchtmasse zur Rotationsachse stufenlos verstellt
werden. An Stelle der dem Druckmittel entgegenwirkenden DrucKfeder kann auch die Pufferwirkung
des unter dem Kolben befindlichen Luftvolumens allein zur Anwendung gelangen. Diese Ausführung hat den
Nachteil, daß zur Einleitung des flüssigen Druckmittels von einer äußeren stationären Druckmittelquelle in das
drehende Kolbensystem besondere Anschlußdichtungen erforderlich sind. Da das zur Steuerung bestimmte
Druckmittel gleichzeitig eine Unwuchtmasse darstellt, muß der Kolben über die Rotationsachse hinaus verschoben
werden, um einen unwuchtfreien Zustand zu erhalten. Auch ist die Arbeitsweise stark vom spezifischen
Gewicht des Druckmittels abhängig.
Bei einem anderen bekannten Vibrator mit mehreren Ausführungsformen (GB-PS 7 38 960) ist an der Rotationsachse
ein Behälter zur Aufnahme einer Unwuchiflüssigkeit
befestigt. Die Unwuchtflüssigkeit durchströmt den Unwuchtbehälter ständig im Kreislauf über
einen außerhalb des umlaufenden Systems ortsfest angeordneten Sammelbehälter. Die Schwingungsfrequenz
wird mit Hilfe eines veränderbaren Füllungsgrades des Unwuchtbehälters eingestellt. Bei einer Ausführungsform ist dem Unwuchtbehälter ein mittels eines Zahntriebes
von außen verschwenkbares kommunizierendes Rohr zugeordnet, dessen oberes Auslaufende den Flüssigkeitsstand
bestimmt. Die Unwuchtflüssigkeit wird vom Sammelbehälter über eine axiale Bohrung in der
Rotationswelle in den Unwuchtbehälter geleitet und fließt von dort über das kommunizierende Rohr und
eine umlaufende Trommel in ein Gehäuse, aus dem es mittels der Trommel zugeordneter Rotoi blätter in den
Sammelbehälter zurückgepumpt wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Zuflußmenge mit Hilfe
einer im stationären Leitungssystem angeordneten Pumpe und eines regelbaren Ventils eingestellt. Der
Abfluß der Unwuchtflüssigkeit erfolgt über eine Bodenöffnung im Unwuchtbehälter. Bei einer dritten
pumpenlosen Ausführungsform mit regelbarem Ventil in der Zuleitung wird die aus der Bodenöffnung kommende
Flüssigkeit mittels einer rinnenförmigen, umlaufenden Trommel in ein oberes, zum Sammelbehälter
führendes Abflußrohr geschleudert.
Alle diese Ausführungsformen haben den Nachteil, daß die Unwuchtflüssigkeit in einem ständigen Kreislauf
von einem ortsfesten Sammelbehälter in das umlaufende System und wieder zurück geführt wird. Die
Einstellung des Füllgrades des Unwuchtbehälters ist umständlich und aufwendig, und für de Kreislauf sind
besondere Pumpen oder pumpenartige Einrichtungen notwendig. Für Unwuchtflüssigkeiten mit einem hohen
spezifischen Gewicht sind diese Ausführungsformen ungeeignet.
Bekannt sind weiterhin Vibratoren mit einer verschfrssenen
Kammer zur Aufnahme einer Unwuchtflüssigkeit hohen spezifischen Gewichts, z. B. Quecksilber,
wobei der FüUungsgrad jedoch nur bei Stillstand verändert werden kann (US-PS 30 78 730).
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Vibrator der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß alle die Unwuchtflüssigkeit aufnehmenden
Behälter und Leitungen auf der Rotationswelle angeordnet undsun der Unwuchtflüssigkeit unabhängige
Steuermittel vorgesehen sind, welche während des Umlaufs die stufentose Einstellung des Verdrängungskörpers
in dem Unwuditbehälter ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit einer Unwuchtflüssigkeit hohen spezifischen
Gewichts gefüllte Unwuchtbehälter über Leitungen mit einem koaxial auf der Welle angeordneten
Oberlaufbehälter verbunden ist und der Verdrängungskörper auf seiner der Unwuchtflüssigkeit gegenüberliegenden
Seite mit einer stufenlos einstellbaren Gasdruckquelle verbunden ist
Diese Ausgestaltung hat den wesentlichen Vorteil, daß alle die Unwuchtflüssigkeit aufnehmenden Bauteile
ein in sich geschlossenes System auf der Rotationswelle bilden. Daher entfallen für die Unwuchtflüssigkeit alle
Dichtungen zwischen rotierenden und stationären Leitungsteilen. Vielmehr lassen sich die die Unwuchtflüssigkeit
aufnehmenden Bauteile völlig flüssigkeitsdicht auf der Rotationswelle anordnen. Daher kann als XJu-Wuchtflüssigkeit
Quecksilber Verwendung finden. Gegenüber dem geschlossenen System der Unwuchtflüssigkeit
ist als selbständiges Steuersystem eine Gasdruckquelle vorgesehen, welche entweder als stationäre
Druckleitung mit einer Drucksteuerung von außen ausgebildet ist, oder welche ebenfalls in die Rotations
welle einbezogen und mit elektromagnetisch regelbaren Ventilen versehen ist
Mit Hilfe des von der Gasdruckquelle beaufschlagten Verdrängungskörpers läßt sich die Unwuchtflüssigkeit
aus dem Unwuchtbehälter in den koaxial der Welle zugeordneten Oberlaufbehälter verdrängen, so daß hierdurch
die Fliehkräfte verringert werden. In dem koaxialen Überlaufbehälter löst die Unwuchtflüssigkeit
keine Schwingungen aus. Umgekehrt kann die Unwuchtflüssigkeit auj dem Überlaufbehälter durch entsprechende
Steuerung des Verdrängungskörpers in den Unwuchtbehälter zurückgeschleudert werden. Diese
Arbeitsweise ermöglicht ein stufenloses Einstellen der Unwuchtkräfte während des Betriebes, da der Verdrängungskörper
auf einfache Art und Weise durch ein ver- so stellbares Druckmittel gesteuert wird. Durch Erhöhung
des Druckes drückt der Verdrängungskörper Quecksilber aus dem Unwuchtbehälter heraus und durch Verringerung
des Druckes wird der Verdrängungskörper wieder zurückgedrängt, so daß mehr Quecksilber in
den Unwuchtbehälter gelangt und die Unwuchtkräfte entsprechend größer werden.
Die Vorrichtung ist von einem besonders einfachen Aufbau und auch in der Fertigung preiswert.
Der Verdrängungskörper kann beispielsweise aus einer Druckblase bestehen und an eine Querbohrung in
der Welle angeschlossen sein, in welche eine mit einem Füllventil versehene axiale Bohrung der Welle mündet,
und deren gegenüberliegendes Ende mit einem Redu zierventil versehen ist. Im freien Ende der Welle ist
vorzugsweise eine axiale Ausnehmung zur Aufnahme einer Druckgaspatrone vorgesehen, welche von einer
einem Deckel zugeordneten Druckfeder mit ihrem Schließventil gegen das Füllventil gedrückt wird.
Außerdem sind der Unwuchtbehälter und der Überlaufbehälter über ein Überlaufventil und ein Rücklaufventil
miteinander verbunden und an das Überlaufventil ist ein Leitungsrohr angeschlossen, dessen Einflußöffnung
in eine äußere radiale Zone des Unwuchtbehälters mündet. Das Füllventil und das Reduzierventil für
das Druckgas sowie das Überlaufventil jnd das Rücklaufventil werden elektromagnetisch gesteuert, wobei
das Füllventil mit dem Überlaufventil und das Reduzierventil mit dem Rücklaufventil gleichzeitig geöffnet
bzw. geschlossen werden.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß sämtliche Arbeits- und Steuerelemente unmittelbar auf der Welle
angebracht sind und auf einfache Art und Weise gesteuert oder geregelt werden können.
Bei Verwendung eines blasenförmigen Verdrängungskörpers ist zweckmäßig im Unwuchtbehälter ein
den Verdrängungskörper in seiner äußersten Verdrängungslage angepaßter Blasenkäfig angeordnet.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Vibrator in einer Gesamtansicht, F i g. 2 die Unwuchtwelle mit zugeordneter Unwuchtvorrichtung,
teilweise geschnitten, und
F i g. 3 den Gegenstand der F i g. 2 in einer Stirnansicht.
Der in F i g. 1 dargestellte Vibrator besteht im wesentlichen aus einer Vibrationsplatte 1, einem regelbaren
Gleichstrommotor 2, einem Schutz- und Lagergehäuse 2 und einer Welle 4. Die Welle 4 ist mit Lagerelementen
5 im Schutzgehäuse 3 gelagert, welches auch die Schwingungen auf die Vibrationsplatte 1 überträgt.
Wie die F i g. 2 zeigt, können auf der Welle 4 Dichtungsringe 6 vorgesehen sein, um ein Austreten der
weiter unten erläuterten Unwuchtflüssigkeit im Fall einer Beschädigung der Unwuchteinrichtung mit Sicherheit
auszuschließen.
Am freien Ende der Welle 4 ist eine axiale Ausnehmung 7 zur Aufnahme einer Druckgaspatrone 10 vorgesehen.
In Verlängerung dieser axialen Ausnehmung 7 ist eine axiale Bohrung 8 vorgesehen, die in eine Querbohrung
13 einmündet. Am Anfang der axialen Bohrung 8 ist ein elektromagnetisch regelbares Füllventil 9
eingebaut. Die Druckgaspatrone 10 wird von einer Druckfeder 11 mit Hilfe des aufschraubbaren Deckels
12 gegen das Füllventil 9 gedrückt, so daß das Patronenventil geöffnet wird und die Ausströmungsfunktion
ausschließlich von dem Füllventil 9 übernommen wird. Die Querbohrung 13 ist mit einem elektromagnetisch
regelbaren Reduzierventil 14 versehen. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Unwuchtbehälter 15 mittels
Flanschen 16 flüssigkeitsdicht auf der Welle 4 befestigt. Dieser Unwuchtbehälter hat eine quer zur Wellenachse
abgeplattete Tropfenform. Der Unwuchtbehälter 15 ist mit Quecksilber 17 oder einem anderen fließfähigen
Unwuchtmedium von hohem spezifischen Gewicht gefuilt. Außerdem befindet sich in dem Unwuchtbehälter
ein Verdrängungskörper 19, der beim Ausführungsbeispiel als Druckblase bzw. Membrankörper ausgeführt
ist und mit einem Anschlußnippel 18 mit der Querbohrung verbunden ist.
Neben dem Unwuchtbehälter 15 ist ein koaxialer Überlaufbehälter 20 auf der Welle 4 flüssigkeitsdicht
befestigt. Die Befestigungsflansche sind mit 21 bezeichnet. Die vom Unwuchtbehälter 15 und dem Überlaufbehälter
20 gebildeten Flüssigkeitsräume sind durch ein Überlaufventil 23 und ein Rücklaufventil 24 miteinan-
der verbunden, welche elektromagnetisch regelbar sind. Außerdem ist noch ein Leitungsrohr 22 an das
Überlaufventil 23 angeschlossen, dessen Einflußöffnung etwa in den äußeren Bereich, d. h. in die möglichst äußere
radiale Zone des Unwuchtbehälters mündet, wo die Zentrifugalkräfte am größten sind. Dieses Leitungsrohr
22 kann durch Flansche an der Innenwandung des Unwuchtbehälters 15 befestigt sein. Die elektrische
Steuerung bzw. Regulierung des Füllventils 9, des Reduzierventils 14, des Überlaufventils 23 und des Rücklaufventils
24 erfolgt über Schleifringe 28 auf der Welle 4.
Bei dem Ausführungsbeispiel mit einer Druckblase ist außerdem noch ein Blasenkäfig 25 vorgesehen, der
Durchbrüche 26 aufweist und über Stützflansche an dem Unwuchtbehälter 15 befestigt ist. Dieser Blasenkäfig
ist der Form des blasenförmigen Verdrängungskörpers in dessen äußerster Verdrängungslage angepaßt.
Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Vibrators ist folgende:
Bei der Rotation der Welle 4 erzeugt das in dem Unwuchtbehälter 15 befindliche Quecksilber 17 die Unwuchtkräfte
und damit in Abhängigkeit von der Drehzahl die Schwingungen. Sollen die Unwuchtkräfte verringert
werden, so wird durch elektrische Schalt- und Regelorgane das Füllventil 9 geöffnet, so daß aus der
Druckgaspatrone 10 Gas austritt und den Verdrängungskörper 19 mit Druck beaufschlagt. Dieser Gasdruck
im Verdrängungskörper erhöht auch den Druck in der Quecksilberflüssigkeit, so daß Quecksilber aus
dem Unwuchtbehälter 15 über das Leitungsrohr 22 und das Überlaufventil 23 in den Überlaufbehälter 20 entweicht.
Das Füllventil 9 und das Überlaufventil 23 werden auf elektromagnetischem Wege gleichzeitig geöffnet
bzw. geschlossen. Durch diese Quecksilberverdrängung aus dem Unwuchtbehälter 15 wird die Unwuchtmasse
verringert, da das in den koaxialen Überlaufbehälter 20 verdrängte Quecksilber gleichmäßig gegen
dessen koaxiale Wandung gedrückt wird, also geringere Unwuchtkräfte wirksam werden.
Soll hingegen die Unwuchtkraft vergrößert werden, so wird durch elektromagnetische Steuerung des Reduzierventils 14 und des Rücklaufventils 24 einerseits der Druck im Verdrängungsorgan 19 verringert und andererseits Quecksilber aus dem Überlaufbehälter 20 wieder in den Unwuchtbehälter 15 zurückgedrängt. Sowohl die Vergrößerung als auch die Verkleinerung der Unwuchtkräite kann durch Regulierung des Druckes im Verdrängungskörper 19 und durch entsprechende Steuerung bzw. Regelung der vorgesehenen Ventile stufenlos eingestellt werden.
Soll hingegen die Unwuchtkraft vergrößert werden, so wird durch elektromagnetische Steuerung des Reduzierventils 14 und des Rücklaufventils 24 einerseits der Druck im Verdrängungsorgan 19 verringert und andererseits Quecksilber aus dem Überlaufbehälter 20 wieder in den Unwuchtbehälter 15 zurückgedrängt. Sowohl die Vergrößerung als auch die Verkleinerung der Unwuchtkräite kann durch Regulierung des Druckes im Verdrängungskörper 19 und durch entsprechende Steuerung bzw. Regelung der vorgesehenen Ventile stufenlos eingestellt werden.
Die Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche Änderungen
durchführbar, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird. So besteht beispielsweise die Möglichkeit,
an Stelle einer Druckgaspatrone einen axialen Anschluß für eine stationäre Druckleitung vorzusehen.
Hierbei besteht die Möglichkeit, bei Fortfall des Füllventils
9 die Drucksteuerung von außen vorzusehen. Darüber hinaus ist es möglich, bei einer Drucksteuerung
von außen her auch auf sämtliche Venrle zu verziehten,
wobei etwa an der Stelle des Rücklaufventils 24 nur eine einfache öffnung erforderlich ist. Hierbei
wird durch Steuerung des Druckes mehr oder weniger Unwuchtmedium (Quecksilber) aus dem Unwuchtbehä'iter
15 verdrängt, bei Druckverringerungen fließt dieses dann wieder in den Unwuchtbehälter zurück
Weiterhin kann an Stelle des blasenförmigen oder membranartigen Verdrängungskörpers 19 ein Kolben
vorgesehen werden, der in einem Zylinder im Un wuchtbehälter geführt wird. An Stelle eines regelbarer
Gleichstrommotors 2 können auch andere elektrische pneumatische oder hydraulische Rotationsmotorer
oder Verbrennungsmotoren zur Anwendung gelangen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vibrator zur Erzeugung mechanischer Schwingungen, bestehend aus einer in einem auf einer Vibrationsplatte
angeordneten Gehäuse gelagerten, motorisch angetriebenen Welle, auf welcher ein mit
einem flüssigen Medium füllbarer und mit einem Verdrängungskörper versehener Unwuchtbehälter
angeordnet ist, wobei Steuermittel zur Veränderung des Füllgrades vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der mit einer Unwuchtflüssigkeit hohen spezifischen Gewichts gefüllte Unwuchtbehälter
(15) über Leitungen mit einem koaxial auf der Welle (4) angeordneten Überlaufbehälter
(20) verbunden ist und der Verdrängungskörper (19) auf seiner der Unwuchtflüssigkeit gegenüberliegenden
Seite mit einer stufenlos einstellbaren Gasdruckquelle verbunden ist.
2. Vibrator nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdrängungskörper (19) aus einer Druckblase besteht und an eine Querbohrung
(13) in der Welle (4) angeschlossen ist, in welche eine mit einem Füllventil (9) versehene axiale Boh-.
rung (8) der Welle mündet und deren gegenüberliegendes Ende mit einem Reduzierventil (14) versehen
ist.
3. Vibrator nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im freien Ende der Welle (4) eine
axiale Ausnehmung (7) zur Aufnahme einer Druckgaspatrone (10) vorgesehen ist, welche von einer
einem Deckel (12) zugeordneten Druckfeder (11) mit ihrem Schließventil gegen das Füllventil (9) gedruckt
wird.
4. Vibrator nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwuchtbehälter (15) und
der Überlaufbehälter (20) über ein Überlaufventil (23) und ein Rücklaufventil (24) verbunden sind und
an das Überlaufventil ein Leitungsrohr (22) angeschlossen ist, dessen Einflußöffnung in eine äußere
radiale Zone des Unwuchtbehälters mündet.
5. Vibrator nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllventil (9) und das Reduzierventil
(14) für das Druckgas sowie das Überlaufventil (23) und Rücklaufventil (24) elektromagnetisch
gesteuert werden, wobei das Füllventil mit dem Überlaufventil und das Reduzierventil mit dem
Rücklaufventil gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden.
6. Vibrator nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Unwuchtbehälter (15) ein dem
blasenförmigen Verdrängungskörper (19) in seiner äußersten Verdrängungslage angepaßter Blasenkäfig
(25) angeordnet ist.
55
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722229110 DE2229110C3 (de) | 1972-06-15 | Vibrator zur Erzeugung mechanischer Schwingungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722229110 DE2229110C3 (de) | 1972-06-15 | Vibrator zur Erzeugung mechanischer Schwingungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2229110A1 DE2229110A1 (de) | 1974-01-10 |
DE2229110B2 DE2229110B2 (de) | 1975-08-14 |
DE2229110C3 true DE2229110C3 (de) | 1977-02-24 |
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