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Flüssigkeitsgetriebe mit durch eine Daumenwelle radial bewegten Pumpenkolben.
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsgetriebe mit einer achsial verschiebbaren
Daumenwelle zum unmittelbaren radialen Antrieb der Kolben der Pumpenseite, bei dem
die Daumenwelle derart ausgebildet ist, daß der Querschnitt eines jeden der Daumenstücke
von einem Kreisquerschnitt in Ellipsenquerschnitte übergeht, deren kleine Achsen
gegenüber dem Kreisdurchmesser abnehmen und deren grolle Achsen dem Kreisdurchmesser
gegenüber zunehmen. Diese Ausbildung
ergibt einmal gegenüber den
bekannten Anordnungen, bei denen die kleine Achse der Ellipse gleich dem Kreisdurchmesser
ist und die großen Achsen stetig zunehmen, den Vorteil, daß die Zunahme der großen
Ellipsenachsen nur halb so groß ausfällt, als wenn die kleinen Ellipsenachsen auf
der Größe des Kreisdurchmessers verbleiben, und dementsprechend fällauch der Umfang
dc:s ganzen Getriebes kleiner aus, ferner den weiteren Vorteil, daß die Kolben,
weil sie in bezug auf die Wellenachse paarweise gleichmäßig zu -und abnehmende radiale
Bewegungen vollführen, miteinander gekuppelt werden können, so daß die Saugbewegung
der Kolben auf diese einfache Weise zwangläufig erfolgt. Diese Ausbildung ergibt
schließlich noch den Vorteil, daß der Seitendruck der Kolben auf die Daumenwelle
in denjenigen Punkten seine Richtung ändert, wo in der Projektion der Kreisquerschnitt
der Daumenstücke die Ellipsen schneidet, infolgedessen wird die Daumenwelle in ständige
leichte Erschütterungen versetzt bzw. werden die Kolben abwechselnd nach rechts
und links bewegt, wodurch die leichte Beweglichkeit der zwischen der Welle und den
Kolben angeordneten Laufrollen gewahrt bzw. bei unmittelbarem Antrieb der Kolben
die Reibung verringert und eine bessere Schmierwirkung ermöglicht wird.
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Das Wenden kann im vorliegenden Fall nu-i entweder dadurch erfolgen,
daß die Daumenwelle um den durch die Ellipsenachsen gebildeten Hubwinkel gedreht
wird, oder es kann, damit zwecks Hubverstellens oder Wendens lediglich eine achsiale
Verschiebung der Daumenwelle vorgenommen zu werden braucht, die Daumenwelle derart
ausgebildet sein, daß an den Kreisquerschnitt die Ellipsenquerschnitte beiderseitig
und um den Hubwinkel gegeneinander versetzt anschließen. In diesem Fall sind die
Kurvenstücke aber doppelt so lang wie in dem ersten Fall, so daß bei gleicher Getriebe-
li länge weniger Kurvenstücke zur Führung der Rollen untergebracht werden können.
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Die Zeichnung veranschaulicht beide Au,;-führungsformen, und zwar
Abb. i bis 5 die erste und Abb. 6 die zweite. Abb. i ist ein Längsschnitt nach der
Linie -A -B der Abb. 2 und Abb. a bis q. je ein Querschnitt nach den Linien G-D,
E-F und G-H der Abb. i; Abb. 5 zeigt die Steuerung für die Wendevorrichtung.
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Die Welle = des pumpenden Teils ist mit einer Trommel e starr verbunden,
mit welcher die Kolben 3 umlaufen. Im vorliegenden Beispiel sind vier Kolben vorgesehen;
es kann statt dessen auch jede beliebige gerade oder ungeraee Anzahl Kolben angeordnet
sein. Die radialü Druck und Saugbewegung der Kolben "3 erfolgt durch eine im Innern
der Trommel nich'-drehbar, aber achsial verschiebbar gclagertu Daumenwelle 4 und
Rollen 5. Im vorliegenden Fall sind zur Bewegung jedes Kolbens drei Rollen vorgesehen,
und es ist dementsprechend die Daumenwelle q. mit drei Daumenstücken 6 versehen.
Die Rollen 5 liegen je in gleichen Querschnittsebenen,infolgedessen kommenkeine
Biegungsmomente, sondern nur reine Drehmomente auf die Welle q. zur Wirkung. Die
drei Kurvenstücke 6 sind derart gestaltet, daß sie in einem Querschnitt kreisförmig
sind.
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Stehen die Rollen 5 gerade über den kreis-. förmigen Querschnitten
der Welle (Abb. i), so vollführen bei dieser Lage der Welle die Rollen und somit
auch die Kolben bei ihrem Umlauf um die Welle keinen Hub und fördern somit keine
Flüssigkeit. Von diesem kreisförmigen Querschnitt gehen die Daumenstücke im Sinne
der Abb. i nach rechts hin in elliptische Querschnitte mit zunehmender Exzentrizität
über, und dies insbesondere derart, daß die kleine Achse der Ellipsen gegenüber
dem Kreisdurchmesser stetig abnimmt und die große Achse gegenüber dem Kreisdurchmesser
in gleichem Maße zunimmt (s. hierzu auch Abb. 2). Bei der vorliegenden Ausführung
sind die im Querschnitt beispielsweise rechteckigen Kolben 3 durch Zahnbogenstücke
7 miteinander gekuppelt (s. insbesondere Abb. 2), welche in eire Verzahnung 8 der
Kolben eingreifen. Es ist somit jeder jeweilig drückende Kolben mit seinen beiden
oder einem benachbarten saugenden Kolben verbunden. Es könnten statt dessen aber
auch, z. B. durch Zahnstange und Zahnrad, die Kolben kreuzweise miteinander oder
statt dessen auf irgendeine andere Weise starr miteinander gekuppelt sein, oder
es kann statt dessen der zwangläufige Hin- und Hergang der Kolben durch eine die
Kolben doppelseitig fassende Daumenwelle bewirkt werden. Diese Angriffsweise hat
jedoch den Nachteil gegenüber der Kupplung der Kolben miteinander, daß, fall<:
die Daumenwelle inmitten zweier Rollen doppelseitig an den Kolben angreifen würde,
die eine, Rolle fliegend angeordnet werden müßte, oder, wenn die Daumenwelle eine
Rolle an dem Kolben doppelseitig umgreifen würde, die Rolle Pendelbewegungen vollführen
würde, anstatt wie bei der dargestellten Ausführung in einer Richtung umzulaufen.
Anstatt in einer zwangläufigen Weise könnte die Zurückführung der Kolben in die
Sauglage auch mittels Federn u. dgl. bewirkt werden, was jedoch den Nachteil einer
gewissen Unzuverlässigkeit sowie eines Versagens des Getriebes beim Bruch einer
Feder zur Folge- haben würde. Die starre Kupplung der Kolben miteinander bietet
somit besondere Vorteile.
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Die achsiale Verschiebung der Daumenwelle .I erfolgt mittels eines
Kegelradgetriebes 9, io. Das Kegelrad io und entsprechend die Daumenwelle q. sind
mit Schraubengängen ii versehen, so daß sich bei Drehung des Kegelrades io, die
Welle
4. achsial verschiebt. Zum Wenden dient ein Kegelradgetriebe 12, 13. Das Kegelrad
13 ist mit der Daumenwelle-. durch einen Keil 14. gekuppelt (Abb. 1 und 3), dessen
Weg durch zwei Anschlagflächen 15 (Abb. 3), auf den Hubwinkel, im vorliegenden Fall
also auf go ° begrenzt wird. Bei Drehurig um den Hubwinkel kehrt sich die Saug-
und Druckstellung der Kolben um; diese fördern also im entgegengesetzten Sinn. Um
ein Wenden ausschließlich in der Nullstellung zu ermöglichen, in welcher das ganze
Getriebe entlastet ist, ist eine mit der Welle q. sich achsial verschiebende Klauenkupplung
16, 17 vorgesehen, deren Klauen 16 feststehen und welche in der in Abb.1 dargestellten
Nullstellung der Welle q. entkuppelt ist, so daß nur in dieser Lage die Welle q.
um go ° gedreht werden kann.
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Die beiden Kegelritzen g und 12 können nun durch den Steuerhebel auch
so miteinander gekuppelt sein, daß bei Weiterdrehung des Steuerhebels über die Nullstellung
hinaus selbsttätig ein Wenden erfolgt. Abb.5 veranschaulicht eine derartige Anordnung
beispielsweise. Dic: beiden Kegelritzen g und 12 sind danach über di<: Trommel
e hinaus nach oben verlängert und dort mit einem Zahnrad versehen, in welches je
eine Zahnstange oder ein Zahnbogenstück 25 und 26 eingreift. Die Zahnstange 25 weist
einen Handgriff 24 sowie einen entgegen Federdruck mittels einer Fingertaste 31
zu betätigenden Klinkenzahn 3o auf. Die Zahnstange 26 ist mit einer unter Federdruck
stehenden Klinke 27 versehen, welche in zwei Raststellen 32 und 33 einzuklinken
vermag. Wird die Zahnstange 25 im Sinn der Pfeilrichtung (Abb. 5) bis in die dargestellte
Nullstellung bewegt, so entspricht dies einer Bewegung der Daumenwelle q. im Sinne
der Abb. 1 nach rechts in die dort dargestellte Nullage. In jener Lage hebt die
untei stärkerem, Federdruck stehende Zahnklinke 30 der Zahnstange 25 die
Klinke 27 der Zahnstange 26 aus der Rast 33, so daß bei Weiterbewegung der Zahnstange
25 in Pfeilrichtung (Abb. 5) die Zahnstange 26 durch einen Anschlag 28 mitgenommen
wird. Die Zahnstange 26 dreht infolgedessen durch das Ritzen i2 und. das Kegelrad
13 die Daumenwelle q um den Hubwinkel, bis die Zahnstange 26 sich gegenüber der
Ras-32 befindet. Da hierbei durch das Ritzel9 gleichzeitig auch das Kegelrad 1o
weitergedreh-. worden ist, so vollführt die Daumenwelle während der gleichzeitigen
Bewegung der Zahnstangen 25 und 26 keine Längsverschiebung, sondern nur eine Drehbewegung.
Wird hierauf mittels der Fingertaste 31 die Zahnstange 25 entkuppelt, so kann sie
zwecks Hubverstellung in dem nun vorliegenden Drehsinn entgegen der Pfeilrichtung
allein rückwärts geschoben werden, wobei ihr Weg durch Anschlag der Daumenwelle
4 an die linke Seitenwand der Trommel 2 in der größten Hublage begrenzt wird. Soll
wieder umgesteuert werden, so wird die Zahnstange @5 wieder in die Nullage zurückgeführt,
iri welcher der Klinkzahn 30 gegenüber der Rast 32 die Klinke 27 wieder freigibt
und sich mit der Zah_-stange 26 kuppelt, so daß bei einer Rückwärtsbewegung beider
Glieder entgegen der Pfeilrichtung die Daumenwelle wieder um den Hubwinkel gedreht
wird, worauf gegenüber der Rast 33 die beiden Zahnstangen wieder entkuppelt werden
können. Das Wechsel- und Wendetriebwerk befindet sich, was wesentlich ist, außer
dem Steuerhebel und der Kupplungseinrichtung innerhalb des zylindrischen Teils des
Getriebegehäuses, also innerhalb der normalisierten Außenabmessungen des Getriebes.
Es kann * unter Wahrung dieser Bedingung, anstatt als Kegeltrieb, aber auch in jeder
beliebigen anderen Weise ausgebildet sein.
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Es kann das besondere Getriebe zum Wenden aber auch gänzlich entfalten,
indem es beispielsweise in der durch Abb.6 veranschaulichten Art ausgebildet wird.
Es befindet sich die die Nullstellung bedeutende Kreiskurve in dem durch die Linie
a-a angedeuteten Querschnitt, und von diesem Querschnitt aus sind nach rechts und
links die einzelnen Ellipsen gegenüber den entsprechenden der anderen Hälfte in
bczug auf ihre Achsen um den Hubwinkel gegeneinander versetzt. Die Rollen 5 erhalten
in diesem Fall den doppelten Abstand voneinander, d. h. es können bei gleicher Kolbenlänge,
wie Abb. 6 gegenüber Abb. 1 zeigt, weniger Tragrollen untergebracht werden, und
infolgedessen ist in diesem Fall die Rollenbelastung höher und. die: Kolbenführung
ungünstiger als bei der erster. Ausführungsform.
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In Fällen, wo infolge der Umlaufzahl des Getriebes und der Kolbenmasse
die Kolbenfliehkräfte annähernd gleich den Flüssigkeitdruckkräften sind, wo infolgedessen
der raclial(-Druck auf die Daumenwelle nur sehr gering können die Rollen 5 auch
entfallen, die Daumenwelle also unmittelbar auf die Kolben wirken.
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Der motorische Teil des Getriebes kann beliebig ausgebildet sein,
beispielsweise wie durch Abb. 1 und :4 veranschaulicht, als Kapselpumpe, die ihre
Drehbewegung auf die Welle 18 überträgt. Das dargestellte Kapselgetriebe kenr_-zeichnetsichdurch
eine Ausbildung, durch welche gleichfalls radiale Belastungen von der Welle ferngehalten
werden. Dies wird im vorliegenden Fall dadurch erzielt, d:aß die Schieber 34. (s.
insbesondere Abb. d.) symmetrisch und gleichartig einander- gegenüber angeordnet
werden, so daß sie auf die getriebene Welle als Doppelhebel wirken. Bei den bisher
üblichen Kapselgetrieben stehen dagegen die Wellen unter einseitigem Flüssigkeitsdruck,
der bei Trommeln großen Durchmessers erhebliche Lagerdrucke hervorruft, Lund
da
ferner bisher der Druck an den Schiebern einseitig angreift, so werden die W ellcnlager
zusätzlich einseitig mit der Umfangskraft L,-lastet. Es erfolgt auch bei den bekann'
n Kapselwerken die Führung der Schieber zumeist durch eine beiderseitig an einer
Rolle angreifende Kurve, wodurch die Rolle am Umlaufen behindere wird und gegebenenfalls
vollständig schleift. Bei der vorliegenden Ausführung werden die Schieber umgekehrt
durch je zwei die Kurve 37 zwischen sich fassende Rollen 35 und 36 geführt, so daß
die Rollen dauernd, und zwar auch ständig in gleicher Richtung umlaufen.
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Zwischen dem treibenden und dem getriebenen Teil sind zweckmäßig Schnüffelventile
i9 (Abb. i und 3) angeordnet, welche eire Verbindung von den jeweiligen Saugräumen
zu einem Flüssigkeitssammelraum ständig offen halten und durch innere Undichtigkeiten
des Getriebes verursachten Flüssigkeitsfehlmengen auf der Saugseite den Wiederzufluß
zur Saugseite ermöglichen. Das Einfüllen der Flüssigkeit erfolgt durch Einfüllöffnungen
2o (Abb. i).
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Das ganze Getriebe ist mittels Kugellager 21 in einem zylindrischen
Gehäuse 22 gelagert, es kann deshalb sowie infolge seiner äußerst gedrängten Bauart
und besonders infolge seines kleinen Durchmessers als Normalgetriebe in Bohrungen
untergebracht werden. Das Gehäuse ist mit zwei überstehenden Rändern 23 versehen,
um es ohne Zuhilfenahme von Füßen o. dgl, in den Bohrungen befestigen zu können.
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In dem Getriebe sind alle Bestandteile günstig beansprucht, nämlich
die Daumenwelle .a. nur auf Drehung, aber nicht auf Biegung, ebenso i ist die Kupplung
der Kolben miteinander nur gering beansprucht, da die Fliehkräfte der Kolben bis
auf den durch die jeweilige Verschiedenheit in den radialen Abständen bedingten
geringen Unterschied einander das Gleichgewicht halten. Infolgedessen kommt auf
die Verbindung nur der Saugunterdruck als Belastung zur Wirkung.
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Es brauchen mithin die Bestandteile nicht aus hochwertigem Material
hergestellt zu sein, und das Getriebe ist infolgedessen billig herzustellen. Ferner
ist dadurch, daß die Hubwelle nur auf Drehung beansprucht ist, die Hubverstellung
erleichtert.