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Flüssigkeitswechselgetriebe Vorliegende Erfindung betrifft eine weitere
Ausführungsform der im Patent .1.7f goo beschriebenen Erfindung. Um eine einwandfreie
Phasenverschiebung der Steuerorgane zu erreichen, ist es; notwendig, die Phasenverschiebung
bei Druckgleichheit der zu verbindenden Räume vorzunehmen. In obigem Patent ist
ein Ausführungsbeispiel mit einer halbautomatischen Ventilsteuerung gezeigt, welche
aber unter Umständen schwer zu bedienen ist. Die vorliegende Erfindung stellt eine
Verbesserung dieser Ausführungsform dar, indem zur Steuerung rotierende Kreisschieber
in Verbindung mit selbsttätigen Ventilen verwendet sind. Dadurch wird erreicht,
daß die Steuerung bei jedem Betriebszustand ohne Schwierigkeit arbeiten kann, ohne
daß die bei Druckgleichheit stattfindende selbsttätige Verbindung der Leitungen
und Zylinderräume behindert wird.
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Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch einen Flüssigkeitsmotor. Abb. 2 ist
in ihrer oberen Hälfte ein Schnitt nach der Linie E-!' in der Abb. i, während ihre
untere Hälfte eine Außenansicht in der Pfeilrichtung (nach Abb. i) darstellt.
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Abb. 3 ist eine gleiche Außenansicht, jedoch mit aufgesetztem Steuergestänge.
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Abb. d. ist ein Teilschnitt nach der Linie AT-O-P-O in der Abb. 3.
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Abb. 5 ist einTeilschnitt nach derL inie:K-L in der Abb. 2.
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Abb.6 ist ein Teilschnitt nach der Linie L-NI in der Abb. 2.
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Die Abb.7 bis 9 erklären die Wirkungsweise der Verteilerorgane des
Flüssigkeitsmotors.
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Eine größere Anzahl, im vorliegenden Falle sechs, schwingende Zylinder
23, deren Schwingungsachsen Kanten eines gleichseitigen Prismas bilden, sind bei
vorliegendem Motor angeordnet. Sämtliche Kolben ioo des Motors wirken auf je eine
gemeinsame Kurbel 2o der Sekundärwelle 3oo. Um einen Eingriff von mehreren Kolben
auf eine gemeinsame Kurbel zu ermöglichen, sind die schwingenden Zylinder gruppenweise
in verschiedenen
parallelen Ebenen angeordnet. Die Lagerung der
Pumpenkolben ist in der Weise ausgeführt, daß auf der Kurbel die zweiteilige Lagerschale
4 angeordnet ist, welche durch je zwei mit Schrauben verbundene Ringe 5 zusammengehalten
wird. Die Ringe besitzen eine '[-Form, die in die entsprechenden T-förmigen Segmente
der Kolbenköpfe passen, wodurch eine zwangsläufige Führung der Kolben ioo gegen
Druck und Zug gewährleistet wird. Eine Druckleitung 14, die an die Pumpe angeschlossen
ist, steht durch ein Druckventil 16 mit den Druckräumen 24 in Verbindung. Die Druckräume
24: selbst sind durch einen Ringkanal 25 im Gehäusedeckel untereinander verbunden,
so daß der Ringkanal als eine gemeinsame Sammelleitung der gesamten Pumpen wirkt.
Um in dieser Leitung das Entstehen von unzulässigen Drücken zu verhindern, wird
dieselbe mit einer Niederdruckleitung 3o durch eine Bohrung 35 verbunden, welche
durch ein Sicherheitsventil abgeschlossen ist. SDas Sicherheitsventil wird erfindungsgemäß
hydraulisch gesteuert, und zwar geschieht dies durch einen Reglerkolben 39, welcher
durch eine Feder 38 mittels einer Schraube 37 einstellbar belastet ist. In der gezeichneten
Lage des Reglerkolbens 39 verbindet derselbe den Druckraum 24. mit der Rückseite
4o des Sicherheitsventils. Sobald jedoch durch unzulässigen Flüssigkeitsdruck der
Kolben 39 entgegen der Federspannung zurückgedrückt wird, entsteht eine Verbindung
des Raumes 40 hinter dem Sicherheitsventil finit der Niederdruckleitung 30, wodurch
das Sicherheitsventil plötzlich geöffnet wird. Mit der Druckleitung 25 stehen die
Druckanschlüsse 26 in Verbindung. Als Schwingungsachse der Flüssigkeitsmotorenzylinder
dient je ein besonderes, im Gehäusedeckel eingesetztes zylindrisches Drehstück 27,
welches gleichzeitig als Gehäuse für einen eingeschliffenen Drehschieber 28 dient.
Die Schwingungsachse 27 wie auch der Drehschieber 28 haben in der Ebene E-F und
E'-F' Schlitze, die den Zylinderraum 29 des Flüssigkeitsmotors abwechselnd mit der
Hochdruckleitung 25 bzw. Niederdruckleitung 30 verbinden. Die Niederdruckleitung
ist ebenfalls im Gehäusedeckel angeordnet, und zwar als Ringkanal, welcher durch
die Rückleitung 31 mit dem Saugraum einer nicht dargestellten Pumpe in Verbindung
steht.
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Die Drehschieber 28 führen eine kreisende Bewegung aus, welche von
der Sekundärwelle 3oo durch Vermittlung des auf derselben angeordneten Zahnrades
45 übertragen werden. Das Zahnrad 45 greift, wie aus Abb. 4 zu ersehen ist, in ein
Zahnrad 46 ein, mit welchem ein Kegelrad 4.7 verbunden ist, welches in ein Triebrad
48 eingreift. Das Triebrad 48 treibt nach Abb. 2 ein auf der Welle 300 lose angeordnetes
zentrales Rad 49. Zum Antrieb der Kreisschieber 28 dient je ein loses, drehbar angeordnetes
Zahnrad 5o (Abb. 4), welches durch ein Zahnrad 51 von dem zentralen Triebrad 49
angetrieben wird. Das Kegelrad 47 ist in einem Radkranz 52 gelagert, wobei der Radkranz
durch eine Verzahnung 53 vermittels eines im Gehäusedeckel angebrachten Zahnrades
54 und dieses durch einen Hebel 55 (s. A#bb.3) verstellt werden kann. Infolge der
drehbaren Lagerung des Kegelrades 47 zwischen den Zahnrädern 4..5 und 49 wirkt dieses
als Differentialwerk, so daß durch die Verstellung des Hebels 55 eine beliebige
konstante Vor-oder Rückeilung zwischen den Rädern 45 und 49 eingeschaltet werden
kann. Das übersetzungsverhältnis zwischen diesen Rädern, d. h. zwischen der Drehgeschwindigkeit
der Sekundärwelle 3oo und dem Schieber 28, beträgt i :2. Eine beliebige Anzahl,
im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei, der Kreisschieber 28 sind nach Abb: i
mit einer Ausschaltevorrichtung versehen, die aus einer in der Längsrichtung der
Schieberwelle 56 verschiebbaren, jedoch gegen Verdrehung durch eine . Längsnut gesicherten
Trommel 57 besteht. Durch die Trommel 57 wird eine ausschaltbare Verbindung zwischen
dem Zahnrad 5o und der Welle 56 des Kreisschiebers 28 hergestellt, und zwar derart,
daß durch Verschieben der Trommel 57 entlang der Welle 56 besondere Mitnehmer
der Trommel 57 aus den Bohrungen des Triebrades 5o herausgehoben werden.
Die Welle 56 wird hierbei durch eine nicht dargestellte Feder, die an. der Kurbel
58 angreift, in eine bestimmte Lage gedreht, bei welcher der Zylinderraum 29 durch
die Austrittsschlitze des Schiebers 28 ständig mit der Niederdruckleitung
30 verbunden wird. Das Ein- und Ausrücken der Trommel geschieht durch die
Verdrehung- der Kurbel 59, deren Nabe zu diesem Zwecke zweckmäßig mit Schrägzahnung
versehen ist. Nach Abb. 3 sind im Getriebedeckel drei Kurbeln 59 angeordnet, die
durch entsprechende Zugorgane untereinander verbunden sind, so daß durch Bewegen
eines gemeinsamen Hebels 61 alle drei Steuerorgane gleichzeitig ein- und ausgeschaltet
werden können.
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Bei einer Verbindung des Zylinderraumes 29 mit einer der Leitungen
25, 26 oder 30 wird infolge der plötzlichen Druckänderung eine Energiemenge, die
mit der Differenz der Ouadrate der Drücke verhältnisgleich ist, durch Strömung und
Wirbelung in Wärme umgesetzt. Um die hierdurch auftretenden Energieverluste zu vermeiden,
ist eine besondere
Ausgleichvorrichtung vorgesehen. Durch dieselbe
wird erreicht, daß die Verbindung des Zylinderraumes mit der Hochdruckleitung 25,
26 bzw. Niederdruckleitung 3o bei Druckgleichheit stattfindet. Zu diesem Zwecke
wird, wie aus Abb. i zu ersehen ist, der Zylinderraum 29 durch eine Bohrung 41 mit
einem Ringkanal .I2 verbunden. Derselbe ist von der Niederdruckleitung 3o (Abb.
5) durch ein selbsttätiges Ventil 43 getrennt, so daß das Ventil eine Verbindung
zwischen der :N iederdruckleitung und dem Ringkanal nur dann zuläßt, wenn der Druck
in der Leitung 30 größer als im Zylinderraum 29 ist. Desgleichen wird die
Hochdruckleitung 25 vom Ringkanal 42 bzw. Zylinderraum 29 (siehe Abb. 6) durch ein
ähnliches Ventil 44 getrennt, welches eine Rückströmung vom Zylinderraum 29 nur
dann zuläßt, wenn der Druck im Zylinderraum größer als derjenige in der Hochdruckleitung
25 ist.
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Die Wirkungsweise dieser Schiebersteuerung ist in den Abb. 7, 8, 9
dargestellt.
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Der Zylinderraum 29 des schematisch dargestellten Motorkolbens i oo
soll bei der durch den Pfeilsinn gekennzeichneten Drehrichtung der Kurbel 2o von
der Stellung b bis c mit der Hochdruckleitung und von der Stellung d bis
a mit der Niederdruckleitung verbunden werden, so daß im Bereiche des durch
+ bezeichneten Feldes ein Einlaß und in dem durch - bezeichneten Feld des Kurbelkreises
ein Abfluß der Flüssigkeit vom Zvlinderraum stattfindet. Um ein unmittelbares Leberströmen
der Flüssigkeit von der Hochdruckleitung 25 in die NiederdruckleitUng 3o durch den
Schieber zu verhindern, muß eine entsprechende Zone z der LJberdeckung vorhanden
sein. Diese Zone stellt diejenigen Kurbelstellungen dar, bei welchen der Flüssigkeitszufluß
wie auch der Rücktluß unterbrochen wird. Da infolge dieser Schiebereinstellung der
Flüssigkeitsaustritt bereits bei a, also schon hei der Voreilung n vor der oberen
Totpunktlage gesperrt wird, entsteht eine Vorkompression im Zylinderrauen 29, wobei
diese V oreilung a, unter Berücksichtigung des Zylinderraumes 29 so bemessen ist,
daß der Kompressionsenddruck größer alsderzulässigeBetriebsdruck der Druckleitung
25 ist. Infolge der beschriebenen Wirkung des Ausgleiehventils.:l4 wird jedoch die
Kompression im Zylinderraum 29 nur bis zu der Grenze des augenblicklichen Druckes
in der Hochdruckleitung 25 steigen, da der Überschuß ohne wesentlichen Druckabfall
durch das Ausgleichventil44 in die j Druckleitung zurückbefördert wird, so daß die
üffnung des Schiebers in der Kurbelstellung b praktisch bei Druckgleichheit erfolgt.
Nach erfolgtem Arbeitshub wird nach Abb.7 die Verbindung zwischen dem Zylinderraum
29 und der Druckleitung 25 bei der Kurbelstellung c unterbrochen. Hierauf wird die
in dem Zylinderraum 29 aufgespeicherte Kompressionsenergie durch eine entsprechende
Expansion auf die Sekundärwelle 300 übertragen, bis im Zylinderraum praktisch
die untere Druckgrenze der Rückleitung 3o erreicht ist. Ein niedrigerer Druck bzw.
ein Vakuum wird durch die Wirkung des Ventils 43 verhindert, so daß die Verbindung
zwischen dem Zylinderaum und der Rückleitung ebenfalls bei Druckgleichheit erfolgt.
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Aus Abb.7 ist ferner zu ersehen, daß die Umkehrung der Drehrichtung
in der Weise erfolgen kann, daß die relative Lage der mit und - bezeichneten Felder
umgetauscht wird, wodurch die Symmetrielinie 0l-02 des Steuerungsdiagramms in die
durch 0,'-01' bezeichnete Lage gebracht wird. Dies wird nach den Abb. 3 und q. durch
die Umstellung des Handgriffes 55 erreicht, der die für Vorwärts- und Rückwärtsgang
notwendige Phasenverschiebung des Steuerungsdiagramms bewirkt. Die Abb.8 und 9 zeigen
die entsprechenden relativen Lagen der Ein- und A:uslaßkanäle des Schiebers 28 in
der Schwingungsachse 27 bei der in der Abb. 7 dargestellten oberen Tbtpunktlage.
Da die Schieberbewegung bei halber Geschwindigkeit und in entgegengesetzter Richtung
erfolgt, ist aus ,%,bb.8 zu ersehen, daß die Einlaßkanäle mit dem halben Betrage
der Voreilung der Einlaßöffnung ,ß geöffnet sind. Infolge der halben Drehgeschwindigkeit
können zwei symmetrisch angeordnete Schlitze angewendet werden, durch welche Maßnahme
der Kreisschieber 28 vollständig entlastet wird. Die Anzahl der symmetrischen Ein-und
Auslaßorgane könnte durch eine Vergrößerung der Untersetzung der Schieberbewegung
entsprechend vergrößert werden, beispielsweise werden vier symmetrisch angeordnete
Einlaßöffnungen bei einer Untersetzung .4. : i benötigt.
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Aus der Abb.7 ist weiterhin zu ersehen, daß die Größe der Vorkompression
lediglich von der Voreilung des Auslaßschlusses abhängt. Da bei der günstigsten
Vorkompression der Kompressionsdruck gleich der Spannung in der Druckleitung 25
ist, kann die in der Abb. d. dargestellte Phasenverstellvorrichtung nicht nur die
Umkehrung der Bewegungsrichtung, sondern auch eine dem Betriebsdruck entsprechende
Einstellung der günstigsten Vorkompression bewirken.