DE2616249A1 - Energieerzeugungseinrichtung - Google Patents

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A/p 8480 7. April 1976 W/Ja

Joseph R. Austin, 2513 20th Road North, Arlington, Virginia 22201 / USA

Energieerzeugungseinrichtung

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Energieerzeugungseinrichtungen und insbesondere auf eine Strömungsmittelzentrifugalpumpe, die in der Lage ist, durch Zentrifugalkraft einen Strömungsmitteldurchfluß zu erzeugen.

Energie steht heute mehr denn je im Mittelpunkt aller privaten und öffentlichen Diskussionen. Die Tatsache, daß Energie nicht beliebig reproduzierbar ist und hohe Kosten verursacht, hat dazu geführt, Verfahren zur Energieerhaltung und wirtschaftlichere Energieerzeugungseinrichtungen zu entwickeln.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wirksamere Energieerzeugungseinrichtung. Insbesondere werden eine Reihe von hydraulischen Zylindern an einer angetriebenen Drehanordnung befestigt und bei einem Antrieb der Drehanordnung werden die hydraulischen Zylinder von ihr aufgenommen.

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Diese hydraulischen Zylinder sind in Stufen ausgebildet und die Zylinder einer jeden Stufe sind in Serie geschaltet; entsprechende Zylinder einer jeden Stufe sind mit anderen entsprechenden Zylindern einer anderen Stufe in solcher Weise verbunden, daß das Strömungsmittel nicht nur zwischen Zylindern einer Stufe, sondern auch von einer Stufe zu einer anderen Stufe gepumpt werden kann.

Im Betrieb wird Strömungsmittel in die einzelnen hydraulischen Zylinder eingespeist; da die hydraulischen Zylinder durch die Drehanordnung in einem kreisförmigen Pfad angetrieben werden, bewirkt die auftretende Zentrifugalkraft, daß die ^olben in den einzelnen hydraulischen Zylindern eine Kraft entgegen dem Strömungsmittel innerhalb der Zylinder ausüben und das Strömungsmittel aus den entsprechenden Zylindern unter Druck austreiben. Die hydraulischen Zylinder sind in Serie geschaltet, und es wird eine Pumpwirkung erzielt und Strömungsmittel aus einem Zylinder in einen anderen Zylinder gepumpt, wenn die Drehanordnung angetrieben wird. Da die Zentrifugalkraft des Kolbens den Strömungsmittel innerhalb eines jeden hydraulischen Zylinders entgegenwirkt, erhöht diese Kraftwirkung den Druck des Strömungsmittels, während das Strömungsmittel durch die Anordnung gepumpt wird. Wegen der Reihenschaltung addiert sich der Druck des Strömungsmittels, das durch die in Reihe geschalteten: hydraulischen Zylinder gepumpt wird, und dieser kombinierte Druck des erhaltenen Strömungsmittelflusses aus der Anordnung ergibt eine hohe Energiequelle; der Strömungsmittelfluß sehr hohen Druckes, der aus der Schaltung der hydraulischen Zylinder gepumpt wird, kann zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe oder einer anderen strömungsmittelbetätigten Energiequelle verwendet werden.

Ziel der Erfindung ist es, eine besonders wirksame Strömungsmittelenergieerzeugungseinrichtung zu schaffen, die auf einfache Weise mechanische Energie in eine Form von Strömungsmittelenergie umwandelt, wobei die

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Strömungsmittelenergie in einem System eines Strömungsmittelflusses vorhanden ist, in der der Druck des Strömungsmittelflusses wesentlich durch die energieerzeugende Einrichtung während der Energieumwandlung erhöht wird.

Gemäß der Erfindung wird eine rotierende Pumpen-einrichtung vorgeschlagen, bei der eine Reihe von Strömungsmittelpump-Hydraulikzylindern drehbar in einem kreisförmigen Pfad durch eine Drehanordnung angetrieben werden, und bei der die Hydraulikzylinder normalerweise in radialer Aus-; richtung in bezug auf die Drehanordnung angeordnet sind, derart, daß entsprechende Kolben innerhalb der hydraulischen Zylinder nach außen unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft gedrückt werden, wenn die Drehanordnung angetrieben wird, wobei das Strömungsmittel, das außerhalb der entsprechenden Kolben angeordnet ist, unter Druck aus den Hydraulikzylindern ausgetrieben wird. !

Ferner wird mit der Erfindung ein rotierender Pumpmechanismus vorgeschlagen, bei dem eine Vorrichtung zum Drehen der entsprechenden hydraul lischen Zylinder in bezug auf die Drehanordnung vorgesehen ist, damit die hydraulischen Zylinder wiederaufgefüllt werden können, wenn die entsprechenden Kolben die äußere radiale Extremstellung des Energiehubes während des Pumpvorganges erreichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind bei einer Energieerzeugungs einrichtung oder rotierenden Pumpeinrichtung, die Hydraulikzylinder, die das Pumpsystem aufweisen, effektiv in Serie geschaltet sind, wobei der Ausgang eines beliebigen Hydraulikzylinders der Eingang eines anderen Hydraulikzylinders sein kann, so daß der Druck des Strömungsmittels effektiv kombiniert wird, wenn das Strömungsmittel durch die in Reihe geschalteten Hydraulikzylinder gepumpt wird.

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Mit vorliegender Erfindung wird ferner eine Energieerzeugungseinrichtung vorgeschlagen, bei der eine Hauptdrehanordnung vorgesehen ist, in der diJ3 rotierende Einrichtung eine Vielzahl von relativen Spienbewegungen erzeugen kann, die zur Betätigung und Steuerung der verschiedenen Hydraulikzylinder und des Pumpvorganges während des Betriebes verwendet werden können.

Im einzelnen ist eine Energieerzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Drehanordnung mit einer Längsachse, um die sie rotieren kann, eine Vorrichtung für den Drehantrieb der Drehanord- ' nung um diese Längsachse, eine Zylinderbefestigungsvorrichtung, die mit der Drehanordnung festgelegt und mit ihr drehbar ist, eine Strömungsmittelzylindervorrichtung, die mit der Zylinderbefestigungsvorrichtung verbunden und mit ihr beim Antrieb der Drehanordnung drehbar ist, einen Strömungsmittelrorratsbehälter, der antriebsmäßig mit der Zylindervorrichtung verbunden ist, wobei Strömungsmittel in die Zylindervorzi chtung der Drehanordnung eingespeist werden kann, eine Kolbenvorrichtung, die gleitend in der Strömungsmittelzylindervorrichtung angeordnet ist, eine Vorrichtung, die normalerweise die Zylinder- und Kolbeneinrichtung in radialer Ausrichtung mit der Drehanordnung hält, wobei in radialer Ausrichtung die Kolbenvorrichtung sich längs einer radialen Achse innerhalb der Zylindervorrichtung relativ zu der Achse der Drehanordnung zu bewegeiji versucht, derart, daß dann, wenn die Drehanordnung drehbar angetrieben wird, die Kolbenvorrichtung unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen und von einem inneren Endteil der Zylinder-¹ vorrichtung weg auf ein äußeres Endteil zu bewegt wird, und Strömungsmittel unter Druck von dem äußeren Endteil der Zylindervorrichtung unter Druck beaufschlagt und ausgetrieben wird, während Strömungsmittel in das innere Endteil der Zylindervorrichtung eingeführt wird, wobei die Energie die dem druckaufgeladenen , aus der Zylindervorrichtung ausgetriebenen Strömungsmittelfluß zugeordnet ist, selektiv gerichtet und gekoppelt

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werden kann, und eine Wiederauffüllvorrichtung zum erneuten Füllen der Zylindervorrichtung, nachdem die Kolbenvorrichtung ihren Energiehub abgeschlossen hat und in den äußeren Endteilen der Zylindervorrichtung angeordnet ist, wobei die Wiederauffüllvorrichtung eine Vorrichtung zum Drehen der Zylindervorrichtung und der zugeordneten Kolbenvorrichtung um etwa 180 relativ zu der Zylinderbefestigungsvorrichtung in eine Position aufweist, in der die Zylinder- und Kolbenvorrichtung in radialer Richtung mit der Drehanordnung ausgerichtet ist und das Strömungsmittel innerhalb der Zylindervorrichtung nach außen in bezug auf die von der Kolbenvorrichtung angenommene Position bewegt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen und aus der nachstehenden speziellen Beschreibung.

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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausfuhrungsbeispieles der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein einfaches Flußdiagramm, aus dem ersichtlich ist, wie die ' Strö'mungsmittel-^entrifugalpumpe nach vorliegender Erfindung in einem Gesamtsystem arbeitet,

Fig. 2 eine Teillängsschnittansicht der Zentrifugalpump- und Antriebsanordnung nach vorliegender Erfindung, und zwar der linken Seite der Zentrifugalpump- und Antriebsanordnung,

Fig. 3 eine weitere Teillängsschnittansicht der Zentrifagalpump- und I Antriebsanordnung, wobei diese Ansicht eine Fortsetzung der ; Fig. 2 bildet und die rechte Seite der Zentrifugalpump- und An- J triebsanordnung darstellt (wobei zwischen jeder Pumpstufe nach j den Fig. 2 und 3 jede gewünschte Anzahl von Pumpstufen vorgesehen! werden kann), <

Fig. 4 eine Teilschnittansicht eines Teiles einer entsprechenden Pumpstufe, wobei insbesondere im Schnitt der Aufbau einer mit hydraulischer Flüssigkeit arbeitenden Zylinderanordnung dargestellt ist

Fig. 5 eine Ansicht längs der inie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 eine schematische Ansicht der Zylinderdrehantriebsanordnung, die

fUr jede Pumpstufe zum erneuten Füllen verwendet wird,

Strömungs-

Fig. 7 ein schematisches/ßttbcag^cmitteldurchflußdiagramm, das den Strömung smitt elf luß in einer Pumpanordnung mit vier Stufen und drei Zylindern je Stufe darstellt, und

Fig. 8 eine schematische Darstellung, die einen Durchflußsteuermechanismus zurSteuerung der Geschwindigkeit des Strömungsmittelflusses zwischen der Zentrifugalpumpe und einem hydraulischen Antriebs-Motor oder dgl. steuert.

Nach der zeichnerischen Darstellung, insbesondere den Figuren 2 und 3 ist die Zentrifugalpumpe oder die rotierende Energieerzeugungseinrichtung

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nach vorliegender Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet. Die rotierende Energieerzeugungseinrichtung 10 weist eine Drehanordnung 12 mit einer länglichen zylindrischen äußeren Nabe 14 auf, die von einer Vielzahl von in axialer Richtung versetzten Nabentraggliedern 16 abgestutzt ist; die äußere Nabe 14 ist dabei drehbar innerhalb jedes der Nabentragglieder 16 gelagert. Mit der äußeren Nabe 14 und drehbar damit ist ein

Antriebszahnrad 18 verbunden, das antriebsmäßig Über ein kämmendes Zahn-!

i rad durch eine herkömmliche Energiequelle, z.B. eine Brennkraftmaschine I (nicht dargestellt) oder dgl. angetrieben wird. An jedem Ende der zylin-j drischen äußeren Nabe 14 ist eine Endkappe 20 vorgesehen. ;

' Innerhalb der äußeren Nabe 14 ist eine innere zylindrische Nabe 22 dreh-«

bar gelagert, die sich Über einen bestimmten Abstand nach außen von i jedem Ende der äußeren Nabe 14 erstreckt, wie in Fig. 2 gezeigt. Die j innere Nabe 22 weist eine Endkappe 24 auf, die mit de« äußeren Enden i befestigt ist. Innerhalb der inneren Nabe 22 ist eine Nockenwelle 26 drehbar gelagert; die Nockenwelle ist koaxial mit beiden Naben 14 und 22 ausgerichtet, und erstreckt sich Über die entsprechenden Enden der inneren Nabe 22 hinaus nach außen. Die äußere Nabe 14, die innere Nabe j 22 und die Nockenwelle 26 sind drehbar so gelagert, daß jedes Teil von ihnen unabhängig von den anderen Teilen angetrieben werden kann.

ι Die Drehanordnung 12 nach vorliegender Erfindung ist so ausgelegt, daß sie drei getrennte relative Spinbewegungen ausfuhrt, die zur Durchfuhrung verschiedener mechanischer Funktionen verwendet werden. Die erste relative Spinbewegung wird zwischen der äußeren Nabe 14 und der inneren

ι Nabe 22 erzielt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Antriebszahnrad 28 mit der äußeren Nabe 14 befestigt und mit ihr drehbar ist sowie in

^: Eingriff mit einem DoppelUbertragungszahnrad 30 kämmt, das drehbar in

! einem Zahnradgehäuse 32 gelagert ist, welches von der Nabenhalterung 16 abgestutzt wird, die auf der linken Seite der Drehanordnung 12 nach

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Fig. 2 angeordnet ist. Das DoppelUbertrqgungszahnrad 30 kämmt mit dem angetriebenen Zahnrad 34, das seinerseits mit dem verlängerten Teil der inneren Nabe 22 starr befestigt ist. Das Drehmoment, das durch die äußere Nabe 14 beim Antrieb durch das Zahnrad 18 erzeugt wird, wird auf die innere Nabe 22 Übertragen. Durch die Wahl von Zahnrädern entsprechender Größe kann eine gewünschte relative Spinbewegung zwischen der äußeren Nabe 14 und der inneren Nabe 22 erzielt werden.

Eine zweite relative Spinbewegung wird durch ein zweites Antriebszahnrad 36 erreicht, das ebenfalls mit der äußeren Nabe 14 starr befestigt ist und das mit einem zweiten DoppelUbertragungszabnrad 38 kämmt, das ebenfalls drehbar innerhalb des Gehäuses 32 gelagert ist. Wenn das zweite Doppelzahnrad 38 in Drehantrieb versetzt wird, wird das zugeordnete Antriebsdrehmoment auf ein angetriebenes Zahnrad 40 Übertragen, das mit dem äußeren, verlängerten Ende der Nockenwelle 26 starr befestigt ist, und treibt sie entsprechend an, wenn die äußere Nabe angetrieben ist, wie in Fig. 2 dargestellt. Durch Auswahl der jeweiligen Größe der verwendeten Zahnräder kann somit wiederum ein bestimmtes relatives Spindrehmoment zwischen der äußeren Nabe 14 und der Nockenwelle 26 erzielt werden.

In bezug auf das andere Ende der Drehanordnung 12 und die dritte relati-i

ve Spinbewegung ist eine Drehbundanordnung 41 an diesem Ende der Drehanordnung vorgesehen. Die Drehbundanordnung 41 weist ein inneres Zahn- j rad 42 auf, das mit dem verlängerten Teil der inneren Nabe 22 starr befestigt und damit drehbar ist. Mit dem Innenzahnrad 42 kamrijein Doppelzahnrad 44, das ein kleines Zahnrad 44a aufweist, das direkt mit dem Innenzahnrad 42 kämmt, und ein größeres Zahnrad 44b, das mit einem Innenjträgerzahnrad 48 kämmt. Das Trägerzahnrad 48 wiederum ist drehbar um einen Zahnradhalter 46 gelagert, der seinerseits auf der Nockenwelle gelagert ist und Öffnungen aufweist, die im Flanschbereich ausgebildet

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sind, um das Ooppelzahnrad 44 aufzunehmen und drehbar zu lagern.

Mit dem Trägerzahnrad 48 ist um das Äußere herum ein nach innen verlaufender Träger 50 starr befestigt, der eine Nockenplatte 52 aufweist, die starr mit dem Träger befestigt ist und um die Drehanordnung 12 verläuft. Die Nockenplatte 52 besitzt eine kreisförmige Nut 52a und ist insbeson-

dere so geformt, daß sie ein Hydraulikventil 54 betätigt, das, wie nach-! stehend noch ausgeführt wird, eine Bremskraft auf individuelle Hydraulikjzylinder ausüben kann, die innerhalb der verschiedenen Pumpstufender { erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden. Infolgedessen tritt eine; getrennte, relative Spinbewegung zwischen der Nockenplatte 52 und der äußeren Nabe 14 der Drehanordnung auf, und die spezielle relative Spinbeziehung zwischen beiden wird durch die besondere Anordnung jnd die j Größe der Zahnräder festgelegt.

Innerhalb der linken Seite der Drehanordnung nach Fig. 2 ist ein Druckbehälter 56 vorgesehen. Der Druckbehälter 56 ist in seiner Konstruktion in zwei Hälften geteilt und weist einen inneren Abschnitt 60, der mit der äußeren zylindrischen Oberfläche der äußeren Nabe 14 befestigt und mit ihr drehbar ist, auf. Innerhalb des inneren Abschnittes 60 verläuft ein äußerer Abschnitt 58; dieser äußere Abschnitt ist um die äußere Nabe 14 in unmittelbarer Nähe des inneren Abschnittes 60 gelagert. Der äußere Abschnitt 58 bleibt in bezug auf die äußere Nabe 14 stationär, wenn der innere Abschnitt 60 sich dreht. Zwischen den gleitenden Oberflächen der äußeren und inneren Abschnitte 58 und 60 sind entsprechende Strömungsmitteldichtungen und entsprechende Lager vorgesehen, die eine Bewegung des einen Abschnittes bei stationärem anderemAbschnitt ermöglichen. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die beiden Abschnitte 58 und 60 miteinander so verbunden, daß sie dazwischen einen inneren Strömungsmittelbehälter ausbilden.

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Innerhalb der rechten Seite der Drehanordnung 12 ist ein Vorratsbehälter 62 vorgesehen. Der Vorratsbehälter 62 ist in der Konstruktion ähnlich dem Druckbehälter 56, mit der Ausnahme, daß der Vorratsbehälter außerhalb eines Übergangsbundes 64 vorgesehen ist, der zwischen den Behälter und die äußere Nabe eingesetzt ist. Der Übergangsbund 64 weist Offnungen aufj, die parallel zur Achse der Drehanordnung 12 verlaufen, wodurch es möglich ist, Leitungen, Drähte und dgl. in der Nähe der Drehanordnung 12 unterhalb des Vorratsbehälters 62 zu fuhren. Obgleich Einzelheiten des Vorratsbehälters hier nicht erläutert werden, weil dieser Behälter ähnlich dem Druckbehälter 56 ist, soll darauf hingewiesen werden, daß er ebenfalls aus äußeren und inneren Abschnitten 66 und 68 besteht.

Zwischen dem Druckbehälter 56 und dem Vorratsbehälter 62 sind eine Viel-j zahl von Pumpstufen 70 angeordnet, die zwischen zwei im Abstand ver- j setzten Drehplatten 72 aufgenommen sind; die Drehplatten 72 sind mit j der äußeren Nabe 14 starr befestigt und damit drehbar, wenn die Nabe angetrieben wird. Die dargestellte AusfUhrungsforra weist vier Pumpstufen auf, es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Pumpstufen größer als zwei fUr die Energieerzeugungseinrichtung oder Zentrifugalpumpe 10 nach vorliegender Erfindung verwendet werden. In jeder Pumpstufe sind wenigstens zwei in Umfangsrichtung versejfzte Hydraulikzylinderaaordmingen 74 vorgesehen, die in gleichem Abstand um einen kreisförmigen Pfad innerhalb der beiden Drehplatten 72 versetzt angeordnet sind, um jede Stufe abzugleichen. Jede Stufe kann in ihrer Spinbewegung durch Verwendung von Gegengewichten und dgl. abgeglichen werden. Die Hydraulikzylinderanordnungen 74 einer jeden Stufe sind miteinander so verbunden, daß der Strömengsmittelausgang aus einer Hydraulikzylinderanordnung als Eingang in einen benachbart angeschlossenen Hydraulikzylinder dienen kann. Zusätzlich sind entsprechende Hydraulikzylinderanordnungen einer jeden Stufe antriebsmäßig miteinander so verbunden, daß es möglich ist, die Flüssigkeit durch jeden Hydraulikzylinder innerhalb des Gesamtsystems

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der Pumpstufen zu pumpen, mit Ausnahme der Hydraulikzylinder, die gerade wieder^aufgefüllt werden.

Oa alle hydraulischen Zylinder 74 die gleichen sind, wird nachstehend nur einer davon erläutert, und Aufbau und Wirkungsweise dieses einen Zylinders gelten für alle anderen Zylinder. Eine hydraulische Zylinderanordnung 74, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, weist einen hydraulischen Strömungsmittelzylinder 76 mit entgegengesetzten Ende 78 und 80 auf; jedes Ende besitzt eine Öffnung 78a oder 80a, durch die Strömungsmittel fließt. In dem hydraulischen Zylinder 76 ist ein Kolben 82 gleitend befestigt, der Kolben ist zwischen den Enden 78 und 80 und in Längsachse der Hydraulikzylinderanordnung 76 bewegbar. Von den Öffnungen 78a und 80a, die in den Enden des Hydraulikzylinders 76 ausgebildet sind, geht ein Paar von Auslaßrohren 84 und 86 aus, die mit entsprechen« den seitlichen öffnungen 84a und 86a in Verbindung stehen, welche sich durch den Achsstummel 88 erstrecken. Funktion und Zweck dieser Auslaßrohre wird im einzelnen weiter unten erläutert.

Jeder Hydraulikzylinder 76 ist zwischen entsprechenden Drehplatten 72 auf·· !gehängt, und in normalem Betrieb sind die Hydraulikzylinder 76 in radiale:: !Richtung mit der Drehanordnung 12 ausgerichtet. Unter radialer Ausrichtung wird dabei verstanden, daß der Kolben 82 der Hydraulikzylinder 76 sich !längs einer radialen Linie in bezug auf die Längsachse der Drehanordnung 12 oder der Nockenwelle 26 bewegt. Um den Hydraulikzylinder 76 zwischen den Drehplatten 72 in geeigneter Weise aufzuhängen, ist eine Stummelachse 88 vorgesehen, die innerhalb der Drehplatte 72 starr befestigt ist und sich von dort nach innen erstreckt. Ferner ist eine Stummelachse 90 mit der entgegengesetzten Seite des Hydraulikzylinders 76 befestigt und erstreckt sich von dort nach außen, wo sie drehbar in einem axialen Gehäuse 92 gelagert ist. Die andere Seite des Hydraulikzylinders 76 ist mit einem drehbaren Bund 94 versehen, der um die Stummelachse 88 gelagert ist·

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Infolgedessen wird der Hydraulikzylinder 76 drehbar um die Längsachse abgestutzt, die sich durch die Stummelachsen 88 und 90 erstreckt.

Zwischen dem Hydraulikzylinder 76 und einer entsprechenden Drehplatte 72 ist eine Anschlagscheibe 96 angeordnet, die mit dem drehbaren Bund 94 befestigt ist und mit ihm drehbar ist. Die Anschlagscheibe 96 weist zwei um 180 versetzte Öffnungen 98 auf, die zur Aufnahme des Sperrstiftes 102 vorgesehen sind, der einem solenoidbetätigten Arretiermechanismus 100 zugeordnet ist, der mit einer entsprechenden Drehplatte 72 an einer vorbestimmten Stelle befestigt ist, die den Arretierstift 102 nach der radialen Position der Öffnungen 98 ausrichtet.

0er solenoidbetätigte Arretiermechanismus 100 ist normalerweise geschlossen, d.h. der Ar^tierbolzen 102 greift in eine entsprechende Öffnung 98 ein. Beim Wiederauffüllen eines jeden hydraulischen Zylinders 76 ist es erforderlich, den Hydraulikzylinder um 180 in bezug auf die Drehplatten 72 zu drehen. Es ist auch wesentlich, den Hydraulikzylinder in radialer Ausrichtung mit der Drehanordnung 12 während des Pumpvorganges zu halten, und dies ist genau die Funktion des Eingriffes des Arretierbolzens 102 in die Öffnung 98 innerhalb der Anschlagscheibe 96. Beim Wiederauffüllvorgang ist es zu dem Zeitpunkt, zu dem ein bestimmter Hydraulikzylinder 76 gedreht und wieder^gefUllt wird, erforderlich, den Arretierbolzen 102 von der Öffnung 98 abzuziehen. Um dies zu erreichen, ist auf der rechten Seite der Drehanordnung 12, wie am besten der Fig. 3 zu entnehmen ist, eine Scheibe 104 starr mit der äußeren Nabe 14 und drehbar mit ihr befestigt. Die Scheibe 104 weist eine Vielzahl von im Abstand versetzten Leitern 106 auf, die mit dem inneren Ende einer Solenoidbetätigungsanordnung 108 in Eingriff kommen, welche mit dem Träger 50 befestigt ist. Die Solenoidbetätigungsanordnung 108 ist elektrisch mit den Solenoidschaltmechanismen 100 verbunden, so daß der Arretierbolzen 102 in zeitlicher Abhängigkeit von einem vorbestimmten Wiederauffüllzyklus entriegelt wird.

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Mit anderen Worten heißt dies, daß zu einem entsprechenden Zeitpunkt, zu dem die Hydraulikzylinder 76 wiederjaufgefüllt werden, die Solenoidbetätigungsanordnung 108 durch die Scheibe 104 in der Weise betätigt wird, daß ein Strom in den Solenoidmechanismus 100 geschickt wird, der den Arretierbolzen 102 für eine bestimmte Zeitdauer abzieht, damit die Hydraulikzylinder 76 und die Anschlagscheibe 96 sich zum Zwecke des Wiederauffüllens um 180 drehen können. Nachdem die Hydraulikzylinder 76 und die zugeordnete Anschlagscheibe 96 sich zu drehen begonnen haben, wird der Solenoidschaltmechanismus 100 abgeschaltet und der Bolzen 102 wird durch Federwirkung in seine äußere Position vorgespannt, wobei er dann mit der Anschlagscheibe 96 während der Drehung in Eingriff kommt. Da die unmittelbar vorausgehende Öffnung 98 in Deckung mit der Position steht, die durch die Arretierbolzen 102 eingenommen wird, folgt daraus, daß die Feder den Anschlagbolzen in die Öffnung 98 vorspannt und der Hydraulikzylinder in seine richtige, radiale, ausgerichtete Position gesperrt wird.

Um die mechanische Kraft zum Drehen eines jeden Hydraulikzylinders 76 aufzubringen, ist ein Zahnrad 110 vorgesehen, das mit der Stummelachse 90 befestigt und mit ihr drehbar ist. Das Zahnrad 110 weist eine kreisförmige Brechertrommel 112 auf, und es ist in der Nähe ein Brechermechanismus 118 vorgesehen, der über das Strömungsmittelventil 54 betätigt wird, welches durch die in der Platte 52 ausgebildete Nut 52a gesteuert wird, wie Fig. 3 zeigt. Dieses Ventil wird vorzugsweise mechanisch betätigt und ist auf der äußeren Nabe 14 so befestigt, daß das Ventil durch eine mechanische Gelenkverbindung oder einen Arm betätigt werden kann, der antriebsmäßig zwischen der Nut 52a und dem Ventil selbst eingeschaltet ist. Für jede Pumpstufe ist ein getrenntes Ventil 54 vorgesehen.

Um jeden Hydraulikzylinder 76 während des WiederauffUllvorganges zu drehen, ist ein mechanisches Zahnradsystem zum Drehen und Wiederauffüllen

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aller hydraulischen Zylinder in einer Stufe gleichzeitig vorgesehen; dieses mechanische Zahnradsystem ist mit 130 bezeichnet und in Fig. 6 dargestellt.

Für jede Pumpstufe ist ein mechanisches Zahnradsystem vorgesehen. Jedes Zahnradsystem weist einen Nocken 120 auf, der auf der Nockenwelle 26 an einer Stelle ausgebildet ist, die mit der radialen Position der jeweiligen Pumpstufe ausgerichtet ist. Der Nocken 120 kommt mit einem Nockenmitnehmer 122 in Eingriff, der gegen die Nockenwelle federj/orgespannt ist und der in einer innerhalb der inneren Nabe 22 ausgebildeten Öffnung angeordnet ist. Wenn der Nocken 120 den Nockenmitnehmer 122 beaufschlagt, kann das äußere Ende des Nockenmitnehmers sich in radialer Richtung an dem äußeren Umfang der inneren Nabe 22 vorbeibewegen und mit den inneren Zähnen eines zentrischen Zahnrades 124 in Eingriff kommen, das drehbar zwischen der äußeren Nabe 14 und der inneren Nabe 22 an speziellen, axial im Abstand angeordneten Stellen längs der Drehanordnung 12 befestigt ist. Das zentrische Zahnrad 124 weist äußere Zähne auf, die mit einer Anzahl von Satelliten-Zwischenzahnrädern 26 kämmen, welche sich durch die Fensteröffnungen in der äußeren Nabe 14 erstrecken. Die Zwischenzahnräder 126 werden drehbar durch entsprechende Rotorplatten 72 abgestutzt und kämmen ebenfalls mit dem Zahnrad 110, das seinerseits die entsprechenden Hydraulikzylinder 76 dreht. Wenn die Nockenwelle sich dreht, tritt eine relative Spinbewegung zwischen der Nockenwelle 26 und der äußeren Nabe 14 sowie der inneren Nabe 22 auf. Infolgedessen kann diese relative Spinbewegung als ein Wert bestimmt werden, dar erforderlich ist; um das mechanische Zahnradsystem 130 bei entsprechenden Zeitintervallen zu betätigen, damit ein Wiederauffüllen fUrdiese bestimmte Pumpstufe erzielt wird. Die Drehung der Nockenwelle 26 wird etwas größer oder kleiner als die Drehung der äußeren und inneren Naben 14 und 22 sein, so daß der Nockenmitnehmer 122 periodisch durch den Nocken 120 betätigt wird und in Eingriff mit dem zentrischen Zahnrad 124 kommt. Der Eingriff

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des zentrischen Zahnrades 124 mit dem Nockenmitnehmer 122 bewirkt, daß das zentrische Zahnrad gemeinsam mit der inneren Nabe 22 gedreht wird, was aufgrund der relativen Spinbewegung zwischen der inneren Nabe 22 und der äußeren Nabe 14 bewirkt, daß die Zwischenzahnräder 126 betätigt und gedreht werden, wodurch wiederum das Zahnrad 110 in Drehung versetzt wird und ein Wiederauffüllen durch Drehen der Hydraulikzylinder um etwa 180 erzielt wird. Die Form des Nockens und die Drehzahl der Nockenwelle 26 können so ausgelegt werden, daß die Drehung der Hydraulikzylinder auf genau 180 begrenzt wird. Jedes der vorbeshriebenen Zahnradsysteme 130 ist in axialer Richtung längs der Drehanordnung 12 versetzt, und fUr jede Pumpstufe 70 ist ein Zahnradsystem 130 zum Zwecke des Widerauffüllens jedes einzelnen Hydraulikzylinders 76 vorgesehen.

Wenn die Drehanordnung 12 drehbar angetrieben wird, weist jeder Hydraulikzylinder 76 zu einem bestimmten Zeitpunkt des Pumpvorganges ein Strömungsmittelvolumen auf. Zu Beginn eines jeden Pumpzyklus für jeden Hydraulikzylinder 76 ist der Kolben 82 im Abstand nach innen in der Nähe des inneren Endes versetzt, und wenn die Drehanordnung 12 drehbar angetrieben wird, wird der Kolben 82 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt.

Wird der Kolben 82 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, wird das außen befindliche Strömungsmittel aus dem äußeren Ende des Hydraulikzylinders 76 unter Druck ausgetrieben. Da die verschiedenen Hydraulikzylinder 76 des gesamten Pumpsystems in Reihe geschaltet sind, kann der Ausgang eines Hydraulikzylinders der Eingang eines anderen Hydraulikzylinders sein. Auf diese Weise wird der Druck des StrömungsmittelSf das aus entsprechenden Hydraulikzylindern ausgetrieben wird, wenn das Strömungsmittel durch das gesamte System gepumpt wird, summiert, wodurch die Potentialenergie, die diesem Strömungsmittel innewohnt, erhöht wird. Wenn das Strömungsmittel sich von den Vorratsbehältern 62

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durch die entsprechenden Hydraulikzylinder 76 des Pumpsystems hindurch und in und durch den Druckbehälter 56 bewegt, wird der Strömungsmitteldruck kontinuierlich aufgebaut und besitzt eine erhebliche zugeordnete Energie, die von einem herkömmlichen Hydraulikmotor oder einer anderen konventionellen Energieerzeugungseinrichtung, die von einem Strömungsmittelfluß angetrieben werden kann, ausgenutzt werden kann.

Während des Pumpvorganges müssen die Hydraulikzylinder 76 in jeder ent- ' sprechenden Stufe durch Drehen der Hydraulikzylinder 76 um 180 gegenüber den Rotoren 72 wiederjaufgefüllt werden. Durch Drehen dieser Hydraulik- ; zylinder besteht der nutzbare Effekt darin, die Position des Strömungs- , mittels innerhalb des Zylinders in bezug auf den Kolben 82 zu reversierend Mit anderen Worten heißt dies, daß es notwendig ist, die Hydraulikzylinder 76 erneut zu füllen, wenn der Kolben sich nach außen in die Nähe des äußeren Endes des Hydraulikzylinders bewegt hat und das vorher innerhalb des Hydraulikzylinders befindliche Strömungsmittel ausgetrieben worden ist, während frisches Strömungsmittel im Hydraulikzylinder aufgenommen worden ist, wenn der Kolben sich nach außen bewegt hat. Durch Drehen des Zylinders um 180 nimmt somit der Kolben eine Position in der Nähe des innersten Endes des Hydraulikzylinders an, und es wird Strömungsmittel auf der anderen Seite angeordnet. Wenn somit einmal ein WiederauffUllen durch Drehung erzielt woxbn ist, nimmt der Kolben eine Position ein, in der er durch die Zentrifugalkraft beaufschlagt und entgegen dem nach außen gerichteten Strömungsmittel angetrieben wird, so daß das Strömungsmittel von dem Hydraulikzylinder unter Druck ausgetrieben wird.

In Zusammenhang mit der schematischen Darstellung nach Fig. 7 ist eine Vielzahl (vier) von antriebsmäßig miteinander verbundenen Pumpstufen 152, 154, 156 und 158 dargestellt. Jede Stufe besteht dabei aus drei Hydraullikzylindern, z.B. Hydraulikzylinder 76, wie er vorstehend beschrieben wurde. Jede Pumpstufe kann jedoch auch eine verschiedene Anzahl von Hy-

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draulikzylindern besitzen, solange die verschiedenen Hydraulikzylinder, j

die in jeder Stufe vorgesehen sind, in gleicher Weise und in Umfangs- , richtung um jedes Paar von entsprechenden Rotorplatten 72 versetzt sind, , damit ein abgeglichenes Pumpsystem erzielt wird. j

Wie bereits angedeutet, ist es ausschlaggebend für vorliegende Erfindung,) daß die einzelnen Hydraulikzylinder einer jeden Stufe antriebsmäßig mit- j einander so verbunden sind, daß die Strömungsmittelabgabe eines Zylinders! die Strömungsmitteleingabe in einen benachbarten Zylinder darstellt. Zusätzlich ist es weiter entscheidend fUr vorliegende Erfindung, daß ; wenigstens ein Hydraulikzylinder einer bestimmten Stufe antriebsmäßig ■ ! mit wenigstens einem Hydraulikzylinder einer anderen Stufe verbunden ist*| Durch die Reihenschaltung der hydraulischen Zylinder ergibt sich somit, ' daß Strömungsmittel durch einzelne Stufen gepumpt werden kann, und daß das gleiche Strömungsmittel, das durch die einzelne Stufe gepumpt wird, durch eine andere Stufe gepumpt werden kann und so fort. Dadurch wird ' der Druck summiert, wenn das Strömungsmittel sich durch die Vielzahl von Stufen, die das Pumpsystem aufweist, bewegt.

j Jeder Pumpstufe sind antriebsmäßig vier Strömungsmittelsteuerventile zugeordnet. Ein Ventil ist ein Einweg-RUckschlagventil 140, das zwischen ; dem Strömungsmittelvorratsbehälter und dem ersten Hydraulikzylinder der j jeweiligen Stufe eingeschaltet ist. Dieses Einweg-RUckschlagventil 114 ; ist nicht ein betätigtes Ventil, sondern ein Ventil, das stets einen ; Durchfluß in einer Richtung ermöglicht, wie dies durch das Symbol angezeigt ist, während der Durchfluß in der anderen Richtung gesperrt wird. Wie in Fig. 7 gezeigt, weist jede Stufe zwei einfache Doppelpositionsventile 142 und 144 auf, die von einer Ventilbetätigungsscheibe 148 be-

! tätigt werden, welche mit dem drehbaren Bund 94 nur einer der hydraulij sehen Zylinderanordnungen 74 einer jeden Stufe starr befestigt sind. ! j Die Ventilbeötigungsscheibe 148 weist ein oder zwei Nuten für Betätigung*

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ventile 142 und 144 nach einer vorbestimmten, nachstehend erläuterten Betätigungsfolge auf. Das Endventil, das jeder Stufe zugeordnet ist, ist ein Zweipositions-Vielfachleitungs-Einlaßventil 146, wie es in Fig. 7 dargestellt ist und das drei Einlaßleitungen und eine Auslaßleitung aufweist. Damit wird der Durchfluß aus drei unterschiedlichen Leitungen in das Ventil ermöglicht, während das Ventil geöffnet ist, und der Fluß aus dem Ventil kann sich aus allen drei Einlaßleitungen vereinigen und durch die eine Leitung, die von dem Ventil ausgeht, verlassen, oder der Fluß kann in das Ventil aus einer der Einlaßleitungen eintreten und das Ventil durch eine andere der Einlaßleitungen verlassen+ Diese verschiedenen Ventile können mit einem entsprechenden Rotor 72 starr verbunden und damit drehbar ausgebildet sein, wenn die Pumpe 10 angetrieben wird.

Zu Beschreibungszwecken sei unterstellt, daß während des Pumpvorganges alle Stufen 152, 154, 156 und 158 eine direkte Pumpfunktion ausfuhren, bzw. ausfuhren können und keine Stufe wiederjaufgefüllt wird. In einem solchen Fall, in dem die Rotoranordnung 12 drehbar angetrieben wird, werden die entsprechenden Kolben einer jeden Stufe unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen gedruckt (zu Erläuterungszwecken sei : angenommen, daß in Fig. 7 eine nach auswärts gerichtete Bewegung einer Bewegung der Kolben vom unteren Ende zum oberen Ende des Zylinders ent-• spricht). Strömungsmittel aus dem Strömungsmittelvorratsbehälter 62 wird durch die Leitung 160 in die Leitung 162 und durch das Einweg-Rückschlagjventil 140 in die L-förmige Kammer des Hydraulikzylinders 76a gesaugt. ' Strömungsmittel innerhalb der Kammer M des Hydraulikzylinders 76a wird Über die Leitung 164 in die Kammer N des Hydraulikzylinders 76b ausgetrieben. Das Strömungsmittel in der Kammer 0 des Hydraulikzylinders 76b j wird ebenfalls aufgrund der Zentrifugalkraft der Drehanordnung 12 und ' aus der Leitung 166 in die Kammer P der Hydraulikzylinder 76c ausge-' trieben. Strömungsmittel in der Kammer Q der Hydraulikzylinder 76c wird

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über die Leitung 168 durch das normalerweise geöffnete Ventil 142 (das heißt der Durchfluß kann sich hindurchbewegen) und weiter durch die Leitung 168 ausgetrieben, worauf das Strömungsmittel in die Leitung 170 eintritt, weil das Ventil 144 normalerweise geschlossen ist. Aus der Leitung 170 wird das Strömungsmittel durch ein Einwegventil 140 (der Stufe 154) in die Kammer R der Hydraulikzylinder 76d übertragen, die innerhalb der zweiten Stufe 154 angeordnet sind. Strömungsmittel wird aus den Hydraulikzylindern 76d in die Hydraulikzylinder 76e gepumpt» und so weiter, durch die zweite Stufe 154 in die dritten und vierten Stufen 156 und 158, wie vorstehend für die Stufen 152 und 154 beschrieben. Deshalb sind bei normalem Pumpbetrieb die Ventile 144 und 146 einer jeden Stufe normalerweise geschlossen, während das Ventil 142 normalerweise geöffnet ist; das Einweg-RUckschlagventil 140 ist natürlich in der einen Richtung, die durch das Ventilsymbol angedeutet ist, geöffnet.

Zu jedem Zeitpunkt während des Pumpvorganges ist es wesentlich, daß eine der Stufen 152, 154, 156 oder 158 dem Wiederauffüllvorgang unterzogen wirjd, der, wie vorstehend ausgeführt wurde, die Drehung eines jeden Hydraulikzylinders um 180 umfaßt, so daß die radiale Position der Kolben umorganisiert wird. Die Ventilbetätigungsscheibe 148 und die Nut 150 im Zahnrad 110 können die Ventile 142, 144 und 146 während des Wiederauffüllens betätigen.

ί Zur Steuerung des Wiederauffüllens sind drei Phasen der Steuerung während des Wiederauffüllens der Hydraulikzylinder, die jeder Stufe zugeordnet :sind, vorgesehen. Die erste Phase der Steuerung besteht darin, daß die Hydraulikzylinder der Stufe aus ihrer normalen, radial ausgerichteten '

Position in einem Winkel von 45o oder einem anderen gewünschten oder aus-!

gewähltem Kippwinkel gedreht werden. Während dieser ersten Phase wirkt i I die Ventilsteueranordnung in der Weise, daß das Zweipositionsventil 144 ! geöffnet wird, während das Ventil 146 geschlossen und das Ventil 142 ge-

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öffnet gehalten wird. Nimmt man an, daß die Stufe 152, wie schematisch in Fig. 7 gezeigt, wieder^aufgefüllt wird, ergibt sich, daß ein Schleifenfluß des Strömungsmittels um die Stufe 152 erhalten wird, d.h., das Strömungsmittel fließt um die Hydraulikzylinder 76a, 76b und 76c dieser Stufe. Insbesondere kann das Strömungsmittel aus der Kammer M des Hydraulikzylinders 76a durch die Leitung 164 in die Kammer N des Zylinders 76b_; aus der Kammer 0 des Zylinders 76b durch die Leitung 166 in die Kammer P des Zylinders 76c, und aus der Kammer Q des gleichen Hydraulikzylinders 76c durch die Leitung 168 über das geöffnete Ventil 142 zurück zur Leitung 168, durch das geöffnete Ventil 144 und durch das Einweg-Rückschlagventil 140 in die Kammer L der Hydraulikzylinder 76a strömen, wodurch die Strömungsmittelschleife um die Stufe 152 herum vervollständigt wird.

Bei diesem Teil des Wiederauffüllvorganges kann, soweit dies die Stufe 152 betrifft, Strömungsmittel aus dem Vorratsbehälter 62 in die Kammer Rj der Zylinder 76d der Stufe 154 durch eine Haupteinlaßleitung 182 über ein Einweg-Rückschlagventil 184 und über das Einweg-Rückschlagventil 140 der Stufe 154 eintreten. Infolgedessen kann das Strömungsmittel volljständig die Wiederauf füllstufe 152 umfließen und von der Stufe 154 aufgenommen werden, wo das Strömungsmittel in geeigneter Weise hindurch und durch die aufeinanderfolgenden Stufen 156 und 158 gepumpt werden kann, wie dies vorstehend beschrieben wurde, während die erste Stufe oder die Stufe 152 dem WiederauffUllvorgang ausgesetzt wird. Während dieser erste Phase des Wiederauffüllen·, d.h. über die ersten 45 (oder weniger) können die einzelnen Kolben, die den Hydraulikzylindern 76 zugeordnet sind, eine gewisse Pumpfunktion fortsetzen, wenn sie nicht das äußere Ende des Hydraulikzylinders zu dem Zeitpunkt erreicht haben, zu dem ein Wiederauffüllen eingeleitet wird, da das Strömungsmittel von der Leitung 168 in die Leitung 170 und in die Zylinder 76b der Stufe 154 fließen kann. Auch ermöglicht diese erste Phase des Wiederauffüllvorganges, daß

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die einzelnen Kolben sich schließlich gegen das äußerste Ende der Hydraulikzylinder dieser Stufe bewegen.

Während der zweiten Phase des Wiederauffüll#»ens der Stufe 152, d.h. aus der 45° in die 90°-Drehung der Hydraulikzylinder, bleibt das Ventil 144 geöffnet, während das Ventil 142 geschlossen ist und das Ventil 146 geöffnet ist. Aus Fig. 7 ergibt sich, daß damit ein Strömungsmittelfluß ! in individuellen Schleifen in entsprechende Hydraulikzylinder der wiederaufzufüllenden Stufe ermöglicht wird. Beispielsweise kann im Falle von Hydraulikzylindern 76b Strömungsmittel in der Kammer 0 Über die Leitung 166 in die Leitung 186, Über das Ventil 146 und zurück durch _; die Leitung 188 und in die Kammer N des nleichen Hydraulikzylinders 76b Über die Leitung 164 ausgetrieben werden. Infolgedessen ergibt sich dann, daß eine geschlossene Ströntungsmittelschleife um die Zylinder 76b herum vorhanden ist, und wenn die Ventile 142, 144 und 146 in diesem speziellen Arbeitsbetrieb während dieser zweiten Phase der Steuerung arbeiten, ergibt sich, daß die Hydraulikzylinder 76a und 76c ebenfalls eine geschlossene Schleife aufweisen, die ermöglicht, daß Strömungsmittel von einer ^ammer zu einer anderen fließt.

Die dritte und Endphase des WiederauffUlivorganges der Stufe 152 tritt auf, wenn jeder Hydraulikzylinder aus der Position 90 in die Position 180° gedreht wird. Hierbei bleibt das Ventil 144 geöffnet und das Ventil 142 geschlossen, ferner wird das Ventil 146 in eine geschlossene Position betätigt. Dies ergibt, daß der Strömungsmittelfluß aus der Wiederauffüllstufe oder Stufe 152 im wesentlichen blockiert wird. Oabei kann kein Strömungsmittel aus der Stufe abfließen, weil das Ventil 142 in der einen Richtung geschlossen ist, und es kann kein Strömungsmittel durch das geschlossene Ventil 146 fließen. Auch kann Strömungsmittel nicht in der Richtung entgegengesetzt zur übertragungsrichtung des Einweg-Rückschlagventiles 140 fließen. Strömungsmittel kann jedoch auf

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einfache Weise aus dem Strömungsmittelvorratsbehälter die Wiederauffüll-t stufe 152 umfließen, wenn Strömungsmittel in die Kammer R der Hydraulik-i zylinder 76a der Stufe 154 in einem der beiden Wege eintreten kann. j

Einerseits kann Strömungsmittel sich von dem Strömungsmittelvorratsbe- j halter in die Leitung 182 und durch dos Einweg-Rückschlagventil 184 ^! über das Einweg-RUckschlagventil 140 der Stufe 154 in die Kammer R der Hydraulikzylinder 76d bewegen. Andererseits kann Strömungsmittel durch | die Leitung 160, durch die Leitung 192, durch das geöffnete Ventil 144 ^; in die Leitung 170 und von dort in die Kammer R der Hydraulikzylinder 76d fließen. Damit ist die allgemeine Beschreibung der Ventilsteuerung zum Wiederauffüllen einer bestimmten Stufe des Pumpsystems des Pump- ! oder Energieerzeugungssystems 10 nach vorliegender Erfindung vollständig). Im Betrieb werden die verschiedenen Stufen zeitlich so gesteuert, daß die Stufen nacheinander wiederaufgefüllt werden, d.h. daß eine Stufe unmittelbar nach einer anderen wiederaufgefüllt wird, und daß stets eine Stufe gerade wiederaufgefüllt wird. Dies bewirkt, daß das System, das die antriebsmäßig miteinander verbundenen Hydraulikzylinder aufweist, kontinuierlich Strömungsmittel hindurchpumpt und die Fähigkeit hat, sogar Strömungsmittel aus einer Wiederauffüllstufe aufzunehmen oder die Stufe während des WiederauffÜllvorganges vollständig zu umfließen. Wenn die Rotoranordnung 12 drehbar angetrieben wird und Strömungsmittel aus dem Strömungsmittelvorratsbehälter über die verschiedenen Stufen der Pumpe und durch den Druckbehälter gepumpt wird, ist es wesentlich, einen konstanten Relativfluß aufrecht zu erhalten, damit die Pumpe so effektiv wie möglich arbeitet (konstanter relativer Fluß ist auf die Betriebscharakteristik der Pumpe zu jedem beliebigen Zeitpunkt bezogen). Um eine Durchflußsteuerung zu erhalten und insbesondere eine konstante Strömungsmittelgeschwindigkeitsabgabe aus den verschiedenen Pumpstufen des Systems zu erzielen, sieht vorliegende Erfindung die Verwendung einer Durchflußsteuerung vor, die antriebsmäßig zwischen die Pumpe 10 und den Strömungsmittelenergieantriebsmechanismus eingeschaltet ist,

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welcher von der Pumpe, z.B. einem Hydraulikmotor oder dgl. angetrieben wird. :

j In diesem Zusammenhang und in bezug auf Fig. 8 ist eine Art von Durch-

flußsteuersystem vorgesehen, das den Strömungsmittelfluß aus der Pumpe j

10 steuert und einen konstanten relativen Fluß daraus aufrechterhält. j

Bei diesem Durchflußsteuersystem erstreckt sich von der Pumpe 10 eine j Leitung 200, die in eine Kammer eines auf Druck ansprechenden Steuer- J Zylinders 202 führt, der einen Kolben 204 aufweist, welcher hin- und ^;

herbeweglich in dem Zylinder 202 befestigt ist. Zwischen dem Kolben 204 ;

und dem unteren Ende des Zylinders 202 ist eine Schraubenfeder 206 ange-|

ordnet, die den Kolben gegen den oberen Teil des Zylinders 202 vorspannt!

Mit dem Kolben 204 ist ein Verlängerungsbauteil 203 starr befestigt, ! das aus dem Kolben durch den unteren Teil des Zylinders vorsteht; dieses! Verlängerungsbauteil 208 ist antriebsmäßig mit einem Gelenkmechanismus i 210 verbunden, der bewirkt, daß ein Steuerventil 212 mit veränderlicher j Öffnung für das hindurchfließende Strömungsmittel betätigt wird. Zwischen der Einlaßseite des Ventils 212 mit veränderlichem Durchfluß und der Pumpe 10 geht eine Leitung 214 aus. Der Zylinder 202 spricht somit auf ; den Druck in der Leitung 200 an, um das Ventil 212 zu betätigen, so daß das durch die öffnung fließende Strömungsmittel sich entsprechend dem Druck ändert und dadurch ein konstanter Durchfluß zwischencfer Pumpe 10 und dem Steuerventil 212 erhalten wird.

Von der Auslaßseite des Ventils 212 gehen zwei Leitungen 216 und 218 aus; die Leitung 216 ist mit einer normalerweise geöffneten Kammer 220 verbunden, die in einem Hauptsteuerventil 224 ausgebildet ist. Normalerweise erfolgt in dieser Position, wie in Fig. 8 gezeigt, der Strömungsmittelfluß durch die Leitung 216, durch die Kammer 220 und durch die Leitung 222, die zum Strömungsmittelvorratsbehälter führt.

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Wenn der Strömungsmitteldruck des die Pumpe 10 verlassenden Strömungsmittels zunimmt, wird dieser Strömungsmitteldruck über die Leitung 228 zur Betätigung des Schiebers 230 innerhalb des Hauptsteuerventils 224 übertragen, wodurch der Ventilschieber 230 nach rechts verschoben wird, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, so daß die Öffnung zwischen der Leitung 216 und der Kammer 220 des Ventiles 224 geschlossen wird. Die Verschiebung des Ventiles öffnet die Leitung 234 des Ventiles zur Kammer 232 und ermöglicht einen Strömungsmittelfluß aus dem verstellbaren Steuerventil j

212 durch das Hauptsteuerventil 224, durch die Leitung 234 in die Ein- j laßseite des Hydraulikmotors 236 (oder einer anderen Art von Strömungs- ' mittelantriebsmotor) und durch die Leitung 244 sowie zurück zum Strömungsmittelvorratsbehälter. Dies bewirkt, daß die Antriebswelle des Hydraulikmotors 236 in Drehung versetzt wird, und das Strömungsmittel, das durch die Zentrifugalpumpe 10 gepumpt wird, wird nunmehr zum Antrieb des Strömungsmittelmotors 236 verwendet.

Bei der Inbetriebnahme des Hydraulikmotors 236 ist der Durchfluß verhältnismäßig langsam, und es muß deshalb zur Aufrechterhaltung einer konstanten Geschwindigkeit des Strömungsmitteldurchflusses eine Vorkehrung geschaffen werden, um den hydraulischen Antriebsmotor 236 während des beginnenden Betriebes in Nebenschluß zu legen. Dies wird durch das Doppelbetätigungsventil 238, das schematisch in Fig. 8 gezeigt ist, erreicht. Während des Anfangsbetriebes des hydraulischen Antriebs- i motors 236 ist der Druck in der Leitung 234 groß genug, damit der J

Schieber 240 geöffnet wird und ein Strömungsmittelfluß von der Leitung | 234 in die Leitung 242 fließen kann. Wenn der Hydraulikmotor 236 seinen ι Betrieb aufnimmt und seine Drehzahl sowie den Strömungsmitteldurchsatz erhöht, nimmt der Strömungsmitteldruck in der Leitung 234 ab, und wenn der Druck fällt, beginnt sich der Schieber 240 in die geschlossene Position zu bewegen, wodurch der Fluß des Strömungsmittels, das den Hydraulikmotor 236 umströmt, abnimmt. Wenn der Hydraulikmotor 236 seine

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Drehzahl erreicht und in der Lage ist, den Fluß in der Leitung 234 aufzunehmen, nimmt der Druck in der Leitung auf einen Wert ab, bei dem der Schieber 240 vollständig geschlossen ist und der gesamte Durchfluß in der Leitung 234 sich durch den Hydraulikmotor 236 bewegt. In dieser geschlossenen Position fließt somit der relative Strömungsmittelfluß konstanter Geschwindigkeit, der das Ventil 212 durchsetzt, durch das Hauptventil 224 in die Leitung 234 und durch den hydraulischen Antriebsmotor 236 und gibt Energie und Antriebskraft an diesen Motor. Infolgedessen wird mit dem Strömungsmitteldurchfluß-Steuersystem der vorstehend beschriebenen Art ein kontinuierlicher Strömungsmittelfluß konstanter Strömungsi»igeschwindigkeit aus der Pumpe 10 erhalten, so daß die Pumpe mit einem optimalen Wirkungsgrad arbeiten kann. _i

Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, daß die Zentrifugalpumpe 10 nach vorliegender Erfindung in Hinblick auf ihre Fähigkeit, mechanische Energie in eine auf einfache Weise verwertbare Form von Strömungsmittel-¹

energie umzuwandeln, von großer praktischer Bedeutung ist, wobei durch j die Ausnutzung der Zentrifugalkraft die Eingangsenergie während des PumpU vorganges in hohem Maße verstärkt wird. Zusätzlich kann die Zentrifugal-j Pumpe 10 nach vorliegender Erfindung in einem einfachen Pumpbetrieb ver-| verwendet werden, wobei Strömungsmittel, z.B. Wasser, von einer Stelle zu einer anderen gepumpt wird.

Die Au*drücke "oberer", "unterer", "vorderer", "hinterer", usw. sind in vorliegender Beschreibung lediglich zur Erläuterung und Beschreibung der Zentrifugalströmungsmittelpumpe und der entsprechenden Teile verwendet worden. Diese Ausdrucke stellen somit keine Beschränkung der Erfindung dar, da die Zentrifugalströmungsmittelpumpe in vielen unterschiedlichen Positionen im Betrieb verwendet werden kann.

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Claims (1)

1. - 26 - /bio/.-.

   Patentansprüche

   1. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft arbeitende rotierende, kraftgetriebene Energieerzeugungseinrichtung, insbesondere Strömungsmittelzentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch eine Drehanordnung (12) mit einer Längsachse, um die sie rotieren kann, eine Vorrichtung (18) für den Drehantrieb der Drehanordnung (12) um diese Längsachse,

   eine Zylinderbefestigungsvorrichtung (72), die mit der Drehanordnung (12) festgelegt und mit ihr drehbar ist,

   eine Strömungsmittelzylindervorrichtung (74, 76), die mit der Zylinderbefestigungsvorrichtung (72) verbunden und mit ihr beim Antrieb der Drehanordnung (12) drehbar ist,

   einen Strömungsmittelvorratsbehälter (62), der antriebsmäßig mit der Zylindervorrichtung (74, 76) verbunden ist, wobei Strömungsmittel in | die Zylindervorrichtung der Drehanordnung (12) eingespeist werden ' kann, j

   eine Kolbenvorrichtung (82), die gleitend in der Strömungsmittelzylin+ dervorrichtung (74, 76) angeordnet ist, J

   eine Vorrichtung (88, 90), die normalerweise die Zylinder- und Kolben+ vorrichtung (74, 76_S 82) in radialer Ausrichtung mit der Drehanordnung (12) hält, wobei in radialer Ausrichtung die Kolbenvorrichtung (82), j sich längs einer radialen Achse innerhalb der Zylindervorrichtung (74, 76) relativ zu der Achse der Drehanordnung (12) zu/wegen versucht, derart, daß dann, wenn die Drehanordnung (12) angetrieben wird! die Kolbenvorrichtung (82) unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen und von einem inneren Endteil der Zylindervorrichtung (74, 76) weg auf ein äußeres Endteil zu bewegt wird und Strömungsmittel unter Druck von dem äußeren Endteil der Zylindervorrichtung unter Druck beaufschlagt und ausgetrieben wird, während

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   Strömungsmittel in das innere Endteil der Zylindervorrichtung eingeführt wird, wobei die Energie, die dem druckaufgeladenen, aus der Zylindervorrichtung ausgetriebenen Strömungsmittelfluß zugeordnet istj selektiv gerichtet und gekoppelt werden kann, und eine Wiederauffüllvorrichtung zum erneuten Füllen der Zylindervorrichtung (74, 76), nachdem die Kolbenvorrichtung (82) ihren Energiehub abgeschlossen hat und in den äußeren Endteilen der Zylindervorrichtuna angeordnet ist, wobei die Wiederauffüllvorrichtung eine Vorrichtung '· (HO, 130) zum Drehen der Zylindervorrichtung (74, 76) und der zugeordneten Kolbenvorrichtung (82) um etwa 180 relativ zu der Zylinderbefestigungsvorrichtung (72) in eine Position aufweist, in der die Zylinder- und Kolbenvorrichtung in radialer Richtung mit der Drehanordnung ausgerichtet ist und das Strömungsmittel innerhalb der Zylindervorrichtung nach außen in bezug auf die von der Kolbenvor- \ richtung angenommene Position bewegt wird.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder+

   befestigungsvorrichtung (72) wenigstens zwei Paare von in axialer J

   ι Richtung versetzten, getrennten Rotorplatten aufweist, die mit der Drehanordnung (12) starr befestigt und mit ihr drehbar sind, und daß die Strömungsmittelzylindervorrichtung (74, 76) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung versetzten Zylindern aufweist, die drehbar zwischen den Paaren von Rotorplctten (72) befestigt sind.

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömung^ mittelvorratsbehälter (62) auf der Drehanordnung (12) in der Nähe αί«Χ| wenigstens eines der Rotorplatten (72) angeordnet ist, und daß ein Druckbehälter (56) ebenfalls auf der Drehanordnung (12) angeordnet und mit der Strömungsmittelzylindervorrichtung (74, 76) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Strömungsmittel verbunden ist.

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   - 28 - >■>■ ί b'/ η y ι

   4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung* mittelvorrats- und -druckbehälter (62, 56) eine Konstruktion mit doppelter Einheit sind, wobei eine Einheit drehbar um die Drehanordnung (12) herum befestigt und stationär in bezug darauf gehalten ist, und daß eine zweite Einheit mit der Drehanordnung (12) starr befestig-: und damit drehbar ist, wobei die zweite Einheit relativ zu der ersten Einheit abgedichtet so angeordnet ist, daß sie eine Strö'mungsmittelhaltekammer dazwischen ausbildet.

   5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- i anordnung (12) eine zylindrische äußere Nabe (14) aufweist, die von der Vorrichtung (18) zum drehbaren Antrieb der Drehanordnung (12) angetrieben ist, ferner eine innere zylindrische Nabe(22), die drehbar innerhalb der äußeren Nabe (14) gelagert ist, und eine längliche Nockenwelle (26), die drehbar innerhalb der inneren Nabe (22) befestigt ist und sich durch die Drehanordnung (12) koaxial sowohl zu der inneren als der äußeren Nabe (22, 24) erstreckt.

   6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Zahnradanordnung (28, 30, 36, 38, 40), die antriebsmäßig zwischen den äußeren

   und inneren Naben (14, 22) und zwischen der äußeren Nabe (14) und deri

   (26) j sich durch die Drehanordnung (12) erstreckende Nockenwelle/einge- j schaltet ist, um eine erste relative Spinbewegung zwischen den äußeren und inneren Naben (14, 22) und eine zweite relative Spinbewegung zwischen der äußeren Nabe (14) und der sich durch die Drehanordnung (12) erstreckende Nockenwelle (26) zu erzeugen.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehanordnung (12) eine Untereinheit (41) mit drehbarem Bund aufweist, die eine Zahnradanordnung (42-48) besitzt, welche antriebsmäßig mit der inneren Nabe (22) zur Erzeugung einer dritten relativen Spinbewegung

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   - 29 - / ^ I π / /ι. d verbunden ist.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, dacü rch gekennzeichnet, daß eine Tragvorrichtung (16) zum Abstützen der Drehanordnung (12) auf der äußeren Nabe (14) der Drehanordnung (12) vorgesehen und drehbar innerhalb der Tragvorrichtung gelagert ist.

   9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangsbund (64) vorgesehen ist, der mit der äußeren Nabe (14) längs der Drehanordnung (12) in der Nähe des Strömungsmittelvorratsbehäl-

   ; ters (62) starr befestigt ist, und der in den äußeren Teilen (68) ausgebildete Öffnungen aufweist, durch die Anschlußdrähte und dgl. hindurchgeführt werden können.

   10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einer Vielzahl von in Umfangsrichtung versetzten Zylinder (74, 76)_e die j drehbar zwischen entsprechenden Paaren der Drehplatten (62) befestigt sind, ein antriebsmäßig damit verbundenes Zahnrad Q10) aufweist, und daß eine Zahnradanordnung (130) vorgesehen ist, die antriebsmäßig zwischen Drehanordnung (12) und Zahnrad (110) zum Drehen der Zylinder in einer vorbestimmten Folge eingeschaltet ist.

   I11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zahnradanordnung (130) aufweist;

   j Einen mit der Nockenwelle (26) starr befestigten und damit drehbaren

   j Nocken (120), einen Nockenmitnehmer (122), der an der inneren Nabe

   (22) der Drehanordnung (12) angeordnet ist, ein zentrisches Zahnrad

   : (124), das in radialer Richtung nach außen gegen den Nockenmitnehmer

   j (122) versetzt ist und das in Eingriff mit dem Nockenmitnehmer (122)

   j kommen kann, wenn letzterer von dem Nocken (120) betätigt wird, und

   ι ein Zwischenzahnrad (126), das antriebsmäßig mit dem zentrischen

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   ORlGiNAL INSPECTED

   -so- 2618 249

   Zahnrad (124) und dem Zahnrad (i!0),das mit jedem entsprechenden Zylinder (74, 76) befestigt ist, kämmt, wobei das Zahnrad (110) und infolgedessen der entsprechende Zylinder gedreht wird, um in Abhängigkeit von dem den Nockenmitnehmer beaufschlagenden Nocken eine er- j neute Füllung vorzunehmen, die bewirkt, daß das zentrische Zahnrad ! von dem Nockenmitnehmer drehbar angetrieben wird.

   12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder hy- j

   draulische Zylinder (74, 76) eine Anschlagscheibe (96) aufweist, und ■ daß eine Sperrvorrichtung (102) vorgesehen ist, die mit der Anschlag-I scheibe (96) in Eingriff kommt und diese stationär hält, derart, daß die einzelnen hydraulischen Zylinder (74, 76) einer jeden Stufe in j radialer Ausrichtung in bezug auf die Längsachse der Drehanordnung (12) angeordnet sind.

   13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (102) einen Sperrbolzen aufweist, der dem Solenoidschalter (108) zugeordnet ist, welcher mit einer entsprechenden rotierende! Platte (72) in der Nähe der Anschlagscheibe (96) starr befestigt ist, wobei die Anschlagscheibe wenigstens zwei in Umfangsrichtung versetzte Öffnungen (98) zur Aufnahme des Sperrbolzens (102) besitzt·

   14. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Zylinder (74, 76), die zwischen entsprechenden Paaren vor Orehplatten (72) angeordnet sind, antriebsmäßig miteinander so verbunden sind, daß der Strömungsmittelausgang aus einem Zylinder der Strömungsmitteleingang fUr einen anderen, benachbart angeschlossenen Zylinder wird, wobei beim Pumpen des Strömungsmittels aus einem Zylinder in den anderen der Strömungsmitteldruck sich addiert.

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