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Pumpe mit veränderbarer Leistung Für die Übertragung der Haupttriebkraft
bei Diesellokomotiven von der Maschine auf die Treibachsen sind statt der unmittelbaren
Kupplung oder des mechanischen Zwischengetriebes bereits hydraulische, elektrische
oder Druckluftgetriebe zur Anwendung gekommen.
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Die Erfindung stellt insbesondere eine Verbesserung einer derartigen
hydraulischen Kraftübertragung dar, bei der eine Pumpe mit veränderbarer Leistung
unmittelbar oder mittels eines Getriebes von der Dieselmaschine angetrieben wird
und ihre Kraft hydraulisch auf einen oder mehrere hydraulische Motoren überträgt,
die mit den Treibachsen der Lokomotive verbunden sind.
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Bei solchen Pumpen ist der Huberteiler gewöhnlich unter dem doppelten
Einfluß einer von Hand betätigten oder geregelten Vorrichtung und einer selbsttätigen
Vorrichtung, die auf Druckschwankungen der von der Pumpe gelieferten Flüssigkeit
anspricht, so daß für irgendeine gegebene Einstellung der ersten Vorrichtung die
Stellung des Huberteilers nicht unbedingt dieser Einstellung entspricht, da die
selbsttätige Vorrichtung den Huberteiler erheblich aus der Stellung bewegt haben
kann, in die er von Hand gebracht worden ist. Dies führt zu Schwierigkeiten in der
Regelung der Dieselmaschine, besonders wenn sich deren Belastung ständig ändert
und wenn sie langsam läuft; denn der Bedienungsmann muß, wenn er die Regelung mittels
der von Hand betätigten oder geregelten Vorrichtung vornehmen will, nachdem die
selbsttätige Regelvorrichtung beispielsweise infolge einer beträchtlichen Drucksteigerung
der Flüssigkeit den Huberteiler bewegt hat, die erste Vorrichtung um eine unbekannte
und veränderliche Strecke bewegen, bevor er den Huberteiler bewegen kann.
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Gemäß der Erfindung wird die obenerwähnte Schwierigkeit dadurch beseitigt,
daß ein oder mehrere vorzugsweise als Nocken ausgebildete Anschläge vorgesehen sind,
die unter sich derart zwangsläufig verbunden sein können, daß sie sich unabhängig
von den Regelungsvorrichtungen gleichzeitig zu dem mit ihnen zusammenarbeitenden
Teil des Huberteilers oder von ihm hinweg bewegen. Diese Anschläge begrenzen die
Bewegungen des Huberteilers in bezug auf seine Mittelstellung, je nachdem die Pumpe
nur in einer Richtung oder je nach Bedarf in einer von den beiden Richtungen Flüssigkeit
liefern soll, und bestimmen den gewünschten größten Hub für die Pumpenkolben, während
die Einstellung der von Hand betätigten Vorrichtung gemeinsam mit der selbsttätigen
Vorrichtung
die Bewegungsrichtung des Huberteilers und den wirklichen
Hub der Pumpenkolben bestimmt.
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Die Pumpe gemäß der Erfindung kann zweckmäßig auch so ausgeführt sein,
daß in Verbindung mit den Anschlägen ein Nocken oder eine andere Einrichtung vorgesehen
ist, die in der Stellung der Anschläge, in der sie den Huberteiler an einer Bewegung
aus der neutralen Stellung hindern, ein Ventil betätigt, das die Druck- und Saugleitungen
der Pumpe kurzschließt.
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In den Zeichnungen stellt Fig. i einen schematischen Seitenaufriß
dar, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt; die Teile befinden sich im
Eingriff, wenn der Geschwindigkeitsregler in neutraler oder Mittelstellung und der
Richtungsregler in der Vorwärtsstellung ist.
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Fig. z ist eine Endansicht zu Fig. i, teilweise im Schnitt, Fig. 3
eine Ansicht ähnlich Fig. i, die das Kurzschlußventil und die mit ihm verbundenen
Teile darstellt.
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Fig. 4, 5 und 6 sind Darstellungen ähnlich Fig. i, a und 3, die entsprechend
die Teile in verschiedenen Stellungen darstellen, wie nachstehend beschrieben.
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In den Zeichnungen sind die Teile, die für die vorliegende Erfindung
wesentlich sind, ausgezogen und die anderen Teile gestrichelt dargestellt.
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A ist das Gehäuse einer Pumpe von der bekannten Williams-Janney-Bauart,
die eine Anzahl von Kolben hat, von denen einer bei Al in Fig. i dargestellt ist,
und die parallel und konzentrisch zur Achse eines Körpers A2 angeordnet sind, der
die Zylinder A3 trägt, in denen diese Kolben arbeiten. Diesen Kolben wird eine hin
und her gehende Bewegung durch einen Teil B erteilt, der auf Zapfen B1 einstellbar
ist, so daß der Hub der Kolben verändert werden kann und der als Schwenkbuchse bezeichnet
wird. Diese Schwenkbuchse, die in dem angeführten Beispiel auf die eine oder die
andere Seite ihrer neutralen Stellung bewegt werden kann, hat einen Arm oder einen
Hebel B2, der eine Mutter B3 trägt, die eine mit Gewinde versehene Achse C aufnimmt.
Diese Achse ist durch Zahnräder mit einer Achse Cx verbunden, die ein Schneckenrad
trägt, das in Eingriff mit einer Schnecke auf der Ankerwelle eines umkehrbaren Hilfsmotors
C2 steht, der durch einen Hebel C2 oder ein Handrad geregelt wird, der durch eine
Feder C4 auf einen Schwinghebel C5 wirkt. An einem Ende trägt dieser Hebel einen
kontaktbildenden Teil für eine elektrische Umkehrvorrichtung (ganz allgemein bei
C' dargestellt) für den Hilfsmotor C2, und an dem anderen Ende ist dieser Hebel
gelenkig mit einer Mutter C7 verbunden, die auf einem Gewinde auf der Achse Cx sitzt.
Diese Anordnung der Teile stellt ein Ergänzungsgetriebe dar, das, wie leicht verständlich
ist, dazu dient, den Schwinghebel C5 in die neutrale Stellung zurückzubringen, um
den Hilfsmotor C2 stillzusetzen, wenn er die Schwenkbuchse B zu ihrer vollen Hubstellung
auf der einen oder der anderen Seite ihrer neutralen Stellung bewegt hat.
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Im Falle des Ausbleibens des elektrischen Stromes kann die Achse Cx
von Hand mittels einer Kurbel Clx gedreht werden, die abnehmbar mit der Ankerwelle
des Hilfsmotors C= verbunden ist, und andererseits kann die Achse Cx, wenn der Hilfsmotor
nicht vorgesehen ist, durch ein Handrad Cl gedreht werden, das daran befestigt ist.
Die Teile Cl, Clx oder C3 stellen den vorerwähnten Richtungsregler dar.
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Die mit Gewinde versehene Achse C trägt an einem Ende einen doppelt
wirkenden Kolben D, der in einem Zylinder Dl angeordnet ist, dessen Enden durch
Rohre D2 und D3 mit den Druck- und Saugrohren D4 und D5 der Pumpe verbunden sind.
Den axialen Bewegungen der Achse C unter dem Einfluß des Kolbens D wird durch doppelt
wirkende Federn C8 begegnet. Der Kolben und die Feder stellen die vorerwähnte selbsttätige
Vorrichtung zur Veränderung der Stellung entsprechend dem Druck der Flüssigkeit
dar. Der Arm oder Hebel B2 trägt eine Rolle B1, die mit zwei gegenüberliegenden
Nocken E, E zusammenarbeitet, die die vorerwähnten Anschläge darstellen. Diese Nocken
sind zwangsläufig miteinander verbunden, so daß sie sich gleichzeitig gegen die
Rolle B4 oder von ihr weg bewegen. Die Nocken werden im Winkel zueinander durch
eine Schnecke El auf einer Achse E2 verstellt, die durch einen Hilfsmotor E4 bewegt
wird, der durch einen Hebel EI oder ein Handrad (Fig. a) in einer ähnlichen Weise
geregelt wird, wie es oben für den Hebel C3 beschrieben worden ist, oder die Achse
E2 wird von Hand mittels einer Kurbel E3 gedreht, die abnehmbar mit der Ankerwelle
des Hilfsmotors E4 verbunden ist. Die Kurbel E3, der Hebel EI, die- Achse Z:2 und
der Hilfsmotor E4 bilden zusammen den vorgenannten Geschwindigkeitsregler. Einer
der genannten Nocken E, E trägt einen anderen Nocken F, der in der Stellung der
Nocken E, E, in der sie die Schwenkbuchse B an der Bewegung aus ihrer neutralen
Stellung, wie sie in Fig. i dargestellt ist, hindern, ein Ventil F1 (Fig. 3) gegen
den Widerstand einer Feder FZ bewegt, und zwar in die in Fig. 3 dargestellte Stellung,
in der die Druck-und Saugleitungen D4 bzw. D' durch die Rohrstücke D4x und DJx und
den Zylinder F'x,
in dem dieses Ventil angeordnet ist, kurzgeschlossen
sind.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Während der Arm B2 von den Nocken E,
E in der neutralen Stellung gehalten wird, wird der Richtungsregler Cl, Clx oder
C3 in eine Stellung bewegt, die entweder der Vorwärts-oder Rückwärtsbewegung entspricht,
wodurch die mit Gewinde versehene Achse C des doppelt wirkenden Kolbens. D gedreht
wird. Da diese Achse in der Mutter B3 am Arm B= läuft, der zwischen den Nocken E,
E gehalten wird, bewegt sie sich axial, wodurch die Feder Ca zusammengepreßt wird,
die bestrebt ist, den Arm B2 so zu bewegen, daß er eine Stellung einnimmt, die der
vollen Hubstellung der Schwenkbuchse B entspricht. In Fig. r ist der Hebel C3 in
der Vorwärtsstellung dargestellt, in der die Feder C8, wie oben beschrieben, zusammengepreßt
ist. Der Arm B2 wird durch die Nocken E, E noch in neutraler Stellung gehalten,
und Fig. 2 zeigt das Ventil F1, das durch den Nocken F in offener Stellung gehalten
wird. Wenn dann die Teile E3 oder E5 des Geschwindigkeitsreglers bewegt werden,
wodurch die Nocken E, E im Winkel zueinander verschoben werden, so kann jeder Grad
des Kolbenhubes erreicht werden, indem man den Arm B2 sich unter dem Einfluß der
Feder C8 bewegen läßt. Er wird dann die Berührung mit dem zugeordneten Nocken beibehalten,
wenn nicht ein Druck entsteht, der so groß ist, daß der Kolben D die Feder C$ zusammenpreßt
und dadurch den Arm BZ zu irgendeiner Zwischenstellung, außer Berührung mit dem
Nocken, zurückbringt. Die Nocken E, E sind so angeordnet, daß die arbeitende Fläche
eines jeden Nockens von dem Arm B2 zurückweicht, wenn die Nocken in die Hochgeschwindigkeitsstellung
bewegt werden.
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Fig. q. zeigt die Stellung der Nocken E, E und den Arm B2, nachdem
die Teile E2 oder E5 des Geschwindigkeitsreglers in die Vollgeschwindigkeitsstellung
bewegt worden sind, während Fig. 6 das Ventil F1 in der durch die Feder F2 und den
Nocken F bestimmten geschlossenen Stellung zeigt.
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Der oben beschriebene Apparat soll für jeden Zweck benutzt werden,
bei dem genaue Einstellung (d. h. Bewegungen bei sehr niedriger Geschwindigkeit)
bei hohen Belastungen verlangt wird, gemeinsam mit vollkommen selbsttätiger und
nicht von der Geschicklichkeit abhängiger Beschleunigung. Der Apparat ist vollkommen
gesichert, insoweit Druck in Betracht kommt, und gewährt außerdem eine Regelung
durch zwei Vorrichtungen, eine für Vorwärts- und Rückwärtsgang (d. h. den Richtungsregler
Cl, Clx, Ca) und die andere (d. h. den Geschwindigkeitsregler E2, E3, El, E5) für
volle oder Zwischengeschwindigkeiten und für das Anhalten, was mit dem gewöhnlichen
Betrieb bei einem solchen Mechanismus vereinbar ist.
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Anstatt der Nocken E, E können andere Anschläge, wie z. B. hin und
her gehende Teile, angewendet und in geeigneter Weise durch die Handhabung der Teile
E3 oder E` des Geschwindigkeitsreglers in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden.
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Der Motor, der mit Druckflüssigkeit von der Pumpe, wie sie vorstehend
beschrieben ist, versorgt wird, kann in der Bauweise der Pumpe ähnlich sein, aber
die Hubregelvorrichtung für die Kolben des Motors wird im allgemeinen unter einer
bestimmten Neigung angeordnet -und kann als Schrägbuchse bezeichnet werden.
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Jede gewünschte Anzahl von Pumpen kann bei einem oder mehreren Flüssigkeitsmotoren
angewendet werden; jede der Schwenkbuchsen oder anderen Huberteilervorrichtungen
der Pumpen ist dabei in der Weise geregelt, wie sie vorstehend beschrieben ist.
Der Flüssigkeitsmotor kann mit den Merkmalen versehen sein, die den Gegenstand einer
gleichzeitig eingereichten Patentschrift bilden. Wenn eine Anzahl solcher Pumpen
und Motoren benötigt wird, um denselben Mechanismus zu treiben, können ihre Regelungsvorrichtungen
mechanisch verbunden und gleichzeitig betätigt werden oder sie können unabhängig
voneinander geregelt werden, und die Pumpen und die Motoren werden sich unabhängig
gegenüber der Belastung einstellen. Die Stellungen der Schwenkbuchsen oder anderen
regelbaren Huberteilervorrichtungen der Pumpen werden also durch ihre zugeordneten
selbsttätigen Vorrichtungen geregelt, und die Schrägbuchsen oder anderen Hubregelvorrichtungen
der Flüssigkeitsmotoren werden getrennt in ihre Arbeitsstellungen gebracht oder
in ihre neutralen Stellungen umgeschaltet und die Motoren auch gegen das Überholtwerden
geschützt. Da ferner, wenn die Flüssigkeitsmotoren überholt oder vom Druck entlastet
werden, ihre Schrägbuchsen oder anderen Hubregelvorrichtungen auf die neutrale Stellung
zurückgebracht werden, so können eine oder mehrere der Pumpen und der Motoren außer
Betrieb gesetzt werden, ohne den Betrieb der anderen zu unterbrechen.
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Die vorstehend beschriebenen Verbesserungen sind beispielsweise zum
Gebrauch beim Betriebe von Diesellokomotiven oder anderen Kraftmaschinen bestimmt,
doch können sie auch für andere treibende Maschinen verwendet werden, bei denen
Einfachheit und Zuverlässigkeit der Geschwindigkeitsregelung erwünscht sind.