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Hydraulisch-pneumatische Antriebsvorrichtung für Fahrzeugbremsen und
ähnliche Zwecke Die Erfindung betrifft eine hydraulischpneumatische Antriebsvorrichtung
für Fahrzeugbremsen und ähnliche Zwecke, welche einen eine Flüssigkeit und ein Druckgas
enthaltenden Ladebehälter, einen ständig mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden
Entleerungsbehälter und eine Luft und Flüssigkeit vom Entleerungsbehälter ansaugende
und nach dem Ladebehälter fördernde Pumpe umfaßt.
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Wie sich gezeigt hat, wird bei Verwendung einer derartigen Antriebsvorrichtung
zum Antrieb eines durch Öl oder eine ähnliche emulsionierbare Flüssigkeit zu bewe--enden
hydraulischen Kraftaufnehmers, z. B. einer hydraulischen Bremse, jedesmal, wenn
man die Druckflüssigkeit auf diesen Kraftaufnehmer wirken läßt, eine bestimmte Menge
Luft aus dem Ladebehälter mit der Flüssigkeit abgeführt, so daß der Druck in diesem
Behälter mehr und mehr abnimmt. Die Pumpe muß daher, so oft sie Öl aus dem Entleerungsbehälter
in den Ladebehälter fördert, auch eine bestimmte Luftmenge in den Ladebehälter drücken,
um die in diesem entstandenen Luftverluste auszugleichen. Benutzt man zu diesem
Zweck eine gewöhnliche Pumpe- mit kleinem schädlichen Raum, so wird sich diese erheblich,
erhitzen, wenn sie Luft fördert, und die dauernde Luftförderung unter Erhitzung
führt eine rasche Beschädigung der Pumpenventile herbei.
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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird nach der Erfindung bei
einer Antriebsvorrichtung der eingangs gekennzeichneten Art eine Pumpe mit einem
schädlichen Raum vorgesehen, der größer ist als der zur Förderung der Luft nach
dem Ladebehälter bei dem darin herrschenden Druck erforderliche schädliche Raum,
so daß die Pumpe in ihrem schädlichen Raum nach Absaugung aller Flüssigkeit aus
dem Entleerungsbehälter stets Luft und Flüssigkeit enthält und das Mengenverhältnis
zwischen Luft und Flüssigkeit sich selbsttätig nach dem Druck im Ladebehälter ändert.
Unter Benutzung einer Pumpe mit einem solchen schädlichen Raum gelingt es, in den
Ladebehälter Luft mit sehr hohem Druck mit Hilfe einer einfachen Pumpe. mit einem
einstufigen Kolben zu fördern, ohne daß eine Erhitzung der Pumpe eintritt, da diese
während der Ölförderung kräftig gekühlt wird. Ferner kann der schädliche Raum der
Pumpe sehr groß gewählt werden, weil er sich mehr oder weniger mit Öl füllt und
dadurch auf das Volumen gebracht wird, das dem Druck der am Ladebehälter angebrachten
Sicherheitsventilvorrichtung entspricht.
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Die Zeichnung veranschaulicht in Abb. r in schematischer Darstellung
beispielsweise eine Ausführungsform der hydraulisch-pneumatischen Antriebsvorrichtung
nach der Erfindung, während Abb. r a als Einzelheit die Förderpumpe in abgeänderter
Bauart wiedergibt.
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Gemäß Abb. z umfaßt die Antriebsvorrichtung einen Ladebehälter c,
der zur Aufnahme von einem nicht zusammendrückbaren flüssigen
Medium,
z. B. ü1, und :eines Druckgases, z. B. Druckluft, bestimmt ist, und eine mit dem
Saugventil b und dem Druckventil a versehene Pumpe p sowie einen dauernd nach der
Atmosphäre offenen Entleerungsbehälter d. Der Ladebehälter c ist mit dem Druckventil
a der Pumpe über die Leitung m und der Entleerungsbehälter d über die Leitung
n mit dem Saugventil b verbunden, während ein hydraulischen Kraftaufnehmer, z. B.
eine hydraulische Bremse e, mittels des Umschalthahnes r entweder mit dem Entleerungsbehälter
d über die Leitung x oder mit dem Ladebehälter c über die Leitung y in Verbindung
gebracht werden kann. Das Druckventil a der Pumpe p ist am höchsten Punkt des Totraumes
t der Pumpe angeordnet, deren Zylinder mit seiner Achse waagerecht liegt. Wenn der
Pumpenzylinder mit der Achse senkrecht angeordnet ist, sind die Ventile a und b
in-der aus der Abb. z ersichtlichen Weise am oberen Ende des schädlichen Raumes
t vorgesehen. Die Druckluft des Ladebehälters c kann über eine Leitung z pneumatischen
Kraftaufnehmern zugeführt werden. Der Ladebehälter c ist mit einem auf einen bestimmten
Druck eingestellten Sicherheitsventil lt versehen, welches den Verdichtungsdruck
der Luft in dem Behälter c diesen bestimmten Wert nicht überschreiten läßt.
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Der schädliche Raum t der Pumpe p ist gegenüber dem zur Luftförderung
nach dem Ladebehälter c bei dem dort vorhandenen Druck notwendigen schädlichen Raum,
wie er bisher bei einer solchen Antriebsvorrichtung für die Förderpumpe vorgesehen
worden ist, derart vergrößert, daß die Pumpe p, wenn sie aus dem Entleerungsbehälter
d alle Flüssigkeit entnommen hat, ständig Luft und Flüssigkeit in diesem schädlichen
Raum t enthält und eine selbsttätige Einstellung des Mengenverhältnisses zwischen
Luft und Flüssigkeit nach dem Druck im Ladebehälterc stattfindet. Ein in der Leitung
z vorgesehenes Ventil ä, das durch den Luftdruck in dieser Leitung mittels der Membrane
f entgegen der Wirkung der Feder o offengehalten wird, dient dazu, den Ladebehälter
c bei Bruch in dem von ihm abzweigenden Teil der Leitung z vor einer Druckluftentleerung
in die Atmosphäre zu bewahren, indem es dann durch die Feder o selbsttätig geschlossen
wird.
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Die ganze Antriebsvorrichtung arbeitet wie folgt: Beim ersten Ingangsetzen
der Vorrichtung enthält der Ladebehälter c weder Öl noch Luft, während der Entleerungsbehälter
d mit einer bestimmten Menge Öl versehen ist. Wenn man die Pumpe p in Umlauf setzt,
saugt sie das Öl des Entleerungsbehälters d bei der in Abb. a vorgesehenen Stellung
des Hahnes r an und fördert es in den Ladebehälter c, indem sie dabei den Druck
in diesem Behälter c ansteigen läßt. Solange der Entleerungsbehälter d Öl enthält,
wird von der Pumpe p nur Öl angesaugt und gefördert, und der schädliche Raum t der
Pumpe ist dabei angenähert mit Öl angefüllt. Wenn der Entleerungsbehältern kein
Öl mehr enthält, saugt die Pumpe p über ihn Luft an und fördert sie ebenfalls in
den Ladebehälter c.
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Da der schädliche Raum im Pumpenzylinder nach der Erfindung größer
als der dem Betriebsdruck des Ladebehälters entsprechende schädliche Raum bemessen
ist, so wird das Öl, das in dem Pumpenzylinder enthalten bleibt, nachdem der Entleerungsbehälter
vollständig entleert ist, in kleinen Mengen aus dem Pumpenzylinder ausgestoßen,
wodurch der schädliche Raum der Pumpe bis zur Einstellung eines Gleichgewichtszustandes
vergrößert wird, und wenn dieser Gleichgewichtszustand erreicht ist, bleibt sowohl
das Saug- wie das Druckventil der Pumpe unbecv:eglich, und die Luftförderung hört
auf. Da in diesem Falle die Pumpe während der Periode der Luftförderung noch ziemlich
viel Flüssigkeit enthält, kühlt diese wirksam die Pumpe, die sich im übrigen vollständig
abkühlt, wenn der Gleichgewichtszustand eingetreten ist und die Ventile nicht mehr
-arbeiten.
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Das Verhältnis zwischen der Luft- und der Ölmenge in dem erfindungsgemäß
vergrößerten schädlichen Pumpenraum nimmt zu mit dem Druck im Ladebehälter. Die
Pumpe muß nämlich, um beim Fördern den Druck des Ladebehälters, der bei jedem Förderhub
der Pumpe infolge der Einführung einer neuen Luftmenge steigt, überwinden zu können,
am Ende der einzelnen aufeinanderfolgenden Förderhübe oberhalb der Flüssigkeit im
schädlichen Raum jeweils eine Luftmenge verdichtet haben, die mit jedem Hub zunimmt,
derart, daß der im schädlichen Raum am Ende eines Förderhubes erreichte Verdichtungsdruck
größer als der beim vorhergehenden Förderhub im Ladebehälter erzielte Druck ist.
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Gleichzeitig tritt auch eine wachsende Verringerung der Flüssigkeitsmenge
im schädlichen Raum der Pumpe auf, weil bei jedem Förderhub der Pumpe eine bestimmte
kleine Menge emulsionierten Öles von der geförderten Luft nach dem Ladebehälter
mitgenommen wird: Demnach wird mit der Zunahme des Druckes im Ladebehälter die Ölmenge
im erfindungsgemäß vergrößerten schädlichen Raum der Pumpe abnehmen und die Luftmenge
vermehrt werden. Wenn der Druck der jeweils am Ende des Förderhubes im schädlichen
Raum befindlichen verdichteten Luft einen solchen Wert erlangt hat, daß die Menge
verdichteter Luft beim nächsten Saughub
nicht durch Ausdehnung
mehr unter den Atmosphärendruck sinkt, wird die Pumpe keine Luft mehr ansaugen und
nach dem Ladebehälter fördern, sondern leer laufen, da dann der Gleichgewichtszustand
erreicht ist.
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Wenn die Pumpe mit einem kleinen schädlichen Raum, wie er bisher üblich
ist, ausgeführt ist, wird sich dieser Gleichgewichtszustand nach einer viel längeren
Zeitdauer einstellen, da die geringe nach jedem Förderhub in diesem schädlichen
Raum verbleibende Menge verdichteter Luft nicht so rasch auf einen solchen Druck
kommen wird, daß sie bei der während des nächsten Saughubes auftretenden Ausdehnung
unter den Atmosphärendruck fällt. Infolgedessen wird sich eine Pumpe mit kleinem
schädlichen Raum viel stärker erhitzen und ein Gleichgewichtszustand, bei denn die
Pumpe leerläuft, wird niemals erreicht werden, da diese Pumpe schließlich, nachdem
sie das ganze C51 des Entleerungsbehälters nach dem Ladebehälter gebracht hat, dauernd
Luft im Überschuß nach dem Ladebehälter liefert und dieser Luftüberschuß immer durch
das Sicherheitsventil des Ladebehälters ausgestoßen wird. .Auch findet bei einem
derartigen kleinen schädlichen Raum keine selbsttätige Änderung des Mengenverhältnisses
zwischen Luft und Öl in Abhängigkeit von dem Druck des Ladebehälters statt, da die
geringe Ülmenge, die sich in diesem kleinen schädlichen Raum am Anfang der Periode
der Luftförderung befindet, von der nach demLadebehälter übertretenden Luft schon
bei den ersten Förderhüben der Pumpe mitgerissen wird, so daß dann nur mehr Luft
im schädlichen Raum der Pumpe ist.
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Wenn die Bremse e nach entsprechender Umstellung des Hahnes r durch
Flüssigkeitszufuhr aus dem auf Druck gebrachten Ladebehälter c über die Leitung
y zur Wirkung gebracht und durch Rückstellung des Hahnes r in die Lage der Abb.
z dann entbremst wird, spielen sich folgende Vorgänge-ab: Bei der Bremsung sinkt
der Druck im Behälter c und eine bestimmte Luftmenge wird von der Pumpe p nach diesem
Behälter gefördert. Bei der Entbremsung drückt anderseits die Rückholfeder der Bremse
e Flüssigkeit über die Leitung x nach dem Entleerungsbehälter d.
Die
Pumpe p saugt diese Flüssigkeit aus dem Behälter d an und führt eine neue MengeLuft
aus ihrem schädlichen Raum t in den Ladebehälter c über. Der schädliche Raum t der
Pumpe füllt sich mehr und mehr mit Flüssigkeit aus dem Entleerungsbehälter d und
enthält umgekehrt immer weniger Luft. Da das C51, das als Flüssigkeit dient, nicht
zusammendrückbar ist, wird daher das tatsächliche Volumen des schädlichen Raumes
t der Pumpe schrittweise abnehmen, und schließlich wird die Pumpe die vom Behälter
d angesaugte Flüssigkeitsmenge in den Behälter c wieder überführen. Wenn diese ganze
Flüssigkeitsmenge des Entleerungsbehälters d von der Pumpe angesaugt ist, wird diese
von neuem Luft aus dem Behälter d ansaugen und nach demBehälter c drücken, bis wieder
das Druckgleichgewicht zwischen dem Druck im Behälter c und dem Druck im Pumpenraum
t hergestellt ist.
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Wenn der Ladebehälter c dazu benutzt wird, pneumatische Kraftaufnehmer
durch seine Druckluft anzutreiben, wird infolge des dann im Behälter c entstehenden
Abfalles des Luftdruckes die Pumpe p von neuem Luft aus dem Behälter d ansaugen,
der nach der Atmosphäre offen ist, bis wiederum der Druck im Ladebehälter c im Gleichgewicht
mit dem schließlichen Förderdruck im schädlichen Raum t der Pumpe p ist.