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Hydraulische Kraftübertragung mit zwei Sendern Die Erfindung betrifft
eine hydraulische Kraftübertragungseinrichtung, bei der Sender und Empfänger mittels
einer Druckleitung mit nicht zusammendrückbarem Druckmittel und in sich starren
Übertragungsmitteln verbunden sind und ein zweiter Sender bei Erreichen eines bestimmten,
auf einen Steuerkolben wirkenden Grenzdruckes in,der Druckleitung von .dem Steuerkolben
zu- oder abgeschaltet wird. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist der erste
Sender ein Vordruckzylinder, der zweite Sender ein Hochdruckzylinder, .deren Kolbenbewegungen
von einem Hebel mit veränderlichem Drehpunkt eingeleitet werden, wobei beide Kolben
in Tätigkeit treten, und bei,denen mit zunehmendem Widerstand des getriebenen. Teiles,
- eines Arbeitszylinders., bei Erreichung eines Grenzdruckes ein Steuerkolben den
veränderlichen Drehpunkt in einer Stellung festlegt, in .der nur noch der zweite
Sender, der Hochdruckzylinder, arbeiten kann. Bei abnehmendem Widerstand des getriebenen
Teiles finden die entsprechenden Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge statt. Die
beiden Sender werden also von ein und derselben Kraftquelle, dem Hebel, betätigt.
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Demgegenüber unterscheidet sich die Einrichtung gemäß der Erfindung
dadurch, daß einzweiterEmpfängervon demzweitenSender betätigt wird, dessen Kraftquelle
unabhängig von der Kraftquelle des ersten Senders ist. Dadurch wird erreicht, daß
der zweite Sender erst ein- oder ausgeschaltet wird, wenn in der Druckleitung der
Grenzdruck erreicht wird, und daß die Leistung der Kraftquelle des zweiten Senders
ganz unabhängig von der Kraftquelle des ersten Senders bemessen werden
kann,
so daß sich eine vielseitigere Verwendungsmöglichkeit für die Einrichtung ergibt.
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Erfindungsgemäß kann ferner der Steuerkolben in einer von der Druckleitung
abgezweigten Leitung angeordnet sein, und die erste Kraftiibertragungseinrichtung,bestehend
aus dem ersten Sender, seiner Kraftquelle und dem ersten Empfänger, und die zweite
Kraftiibertra.gungseinrichtung, bestehend aus dem zweiten Sender, seiner Kraftquelle
und dein zweiten Empfänger, können in bezug auf ihreWirkung auf den getriebenenTeil
parallel geschaltet sein.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, daß :der in der Druckleitung herrschende
Druck nur auf den Steuerkolben, nicht aber auf den zweiten Sender wirkt und daß
der getriebene Teil hinsichtlich seiner Geschwindigkeit nur von dem ersten Sender
und damit von der ersten Kraftquelle abhängig ist, während er von dem zweiten Sender
und der zweiten Kraftquelle mir hinsichtlich der Leistung abhängig ist. Außerdem
bewirkt die Parallelschaltung der beiden Kraftübertragungseinrichtungen in bezug
auf ihre Wirkung auf den getriebenen Teil, daß dieser die Bewegungen des ersten
Senders genau nachahmt. Zweckmäßig sind als Empfänger zwei Zylinder und zwei Kolben
angeordnet, deren Kolbenstangen an einem Hebel in gleichem Sinne angreifen. Diese
Ausgestaltung koninit insbesondere für Schiffssteuerungen in Frag.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
und schematisch dargestellt. Es Zeigt Abb. i das Schema einer umkehrbaren Kraftiibertragtingseinrichtung,bei
der der getriebene Teil nur in einer Richtung bewegt werden soll, Abb.2 eine Abänderung
dieses Scheinas für den Fall, daß die Einrichtung nicht umkehrbar ist, Abb.3 das
Schema einer Kraftübertragungseinrichtung, bei der der getriebene Teil in einander
entgegengesetzten Richtungen bewegt werden soll.
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In der Abb. i ist i der Punkt, an dein die erste Kraftquelle P angreift,
und 2 der Punkt, an dem der Widerstand R des getriebenen Teiles in gleichbleibender
Richtung wirkt. Ein unter der Einwirkung der Kr aftquelle P stehender Kolben 3 und
ein Zylinder q. bilden zusammen mit dein Ausgleichsgefäß 36 den ersten Sender. Beien
Wirksamwerden der Kraft P drückt der Kolben 3 ,das im Zylinder .I enthaltene, nicht
zusammendrückbare Druckmittel durch die Leitung 5 in den Zylinder 6, wodurch der
Kolben ; gezwungen wird, nach abwärts zti gehen. Zylinder 6 und Kolben
7 bilden den ersten Empfänger. Die Kolbenstange T und der Zwischenhebel übertragen
die Bewegung auf einen Hebel 9, den getriebenen Teil, der bei io drehbar gelagert
ist, und damit auf den Punkt 2, an dein der Widerstand wirkt.
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Von .der Leitung 5 zweigt eine Leitung i i ab, die in den oberen Raum
12 eines SteuerzyIinders führt, dessen Steuerglied aus zwei Kolben 13 und 14 besteht,
die durch die Stange 15 verbunden sind.
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Vorzugsweise ist der Kolben 13 mit einLr Stange 16 versehen, auf deren
Oberfläche 1; das Druckmittel wirkt, sobald das Steuerglied sich Bewegt. Auf diese
Weise wird ein sicheres Arbeiten des Steuergliedes gewälirle'.stet. Eine gegenüber
angeordnete einstellbare Feder 22 sucht (las Steuerglied ei:tg@gen dem Druck des
Druckmittels in einer Endstellung zu halten.
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An der Innenwand des #--,tetierzvliirdei-s sind an bestimmten Stellen
Ausnehmnngen vorgesehen, in die Leitungen iS und i9 münden, die mit einem unter
Druck stehenden Druckinittelbehälter 2o bzw. einem unter atmosphärischem Druck stehenden
Ausgleichsbehälter 21 in @Terbindu.ng stehen-.
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Um (las Druckmittel im Behälter 2o unter Druck zu halten, können beliebige
Mittel vorgesehen sein, beispielsweise eine von einem Motor 2-. angetriebene Puinpe
23, die chii-cli die Leitung 25 mit dein Behälter 2o in Verbindung steht. Eine Leitung
26 verbindet die Ptunpe 23 finit dem Ausgleichsbehälter 2i Ferner ist ein Sicherheitsventil
2; gor gesehen, das ini Betrieb den Zufluß zum Behälter 20 begrenzt, wenn der Druck
in diesem Behälter einen bestimmten Wert erreicht hat. Der Druckniittelbehälter
20, die Pumpe 23 und der Ausgleichsbehälter 21 bilden den zweiten Sender, dessen
Kraftquelle der Motor 24 ist.
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Im Steuerzvlinder mündet zwischen den Mündungen der Leitungen ib;
und 19 eine Leitung 28, die andererseits in einen Zylinder 29 mündet, in
dem ein Kolben 3o angeordnet ist, der mittels der Kolbenstange 31 und des Zwischenhebels
32 an dem Hebel 9 in einem Punkt angelenkt ist, der dem Lagerpunkt io näher liegt
als der Anlenkungspunkt des Zwischenhebels 8, Der Zylinder 29 und der Kolben 3o
bilden den zweiten Empfänger. Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Solange der Widerstand
R so niedrig ist, daß der Druck in der Leitung 5, in der 1_eitung i i und im Raum
12 den Widerstand der eingestellten Feder 22 nicht überwindet, wird der Hebel 8
lediglich durch den von der Kraft P im Punkt i bewirkten Impuls bewegt. Der Impuls
wird hydraulisch durch die Leitung 5 übertragen und überwindet die Gegenwirkung
einer Beruhigungsfeder 33. Dabei wird der Kolben 30 durch den Zug des Hebels
9
nach unten gezogen, und der Zylinder 29 füllt sich mit Druckmittel, das aus dem
Ausgleichsbehälter 2i durch die Leitung i9, den mittleren Zylinderteil 12' des Steuerkolbens
und die Leitung a8 frei zuläuft. Wenn die Kraft P nicht mehr wirkt, führt die Feder
33 die einzelnen Teile in ihre ursprüngliche Stellung zurück, und das Druckmittel
tritt aus dem Zylinder 29 in den Ausgleichsbehälter 21 und aus dem Zylinder 6 in
das Ausgleichsgefäß 36.
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Wenn .der Widerstand R einen solchen Wert erreicht oder überschreitet,
bei dem der im Raum 12 auf den Kolben 13 wirkende Druck die Wirkung. der Feder 22
überwindet, geht der Steuerkolben 13, 1.4 abwärts. Gleichzeitig gerät die Oberfläche
17 der Stange 16 ebenfalls unter den Einfluß des im Raum 12 herrschenden Druckes,
und der Steuerkolben 13, 14 wird stärker nach unten gedrückt, wobei er die
Verbindung zwischen der Leitung i9 und dem Zylinderteil 12' unterbricht und die
Leitung 18 über den Zylinderteil 12' mit der Leitung 28 verbindet. Dadurch wirkt
das unter Druck im Druckmittelbehälter 2o befindliche Druckmittel auf den Kolben
30. Auf den Hebel 9 wirken dann gleichzeitig zwei Kraftquellen, nämlich -die Kraftquelle
P über den Hebel 8 und die Kraftquelle 2o, 23 über den Hebel 32.
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Das Druckmittel, das infolge der Verschiehung des Steuerkolbens 13,
14 vom Druckmittelbehälter 20 in den Zylinder 29 strömt, wirkt auf den Kolben 3o
nicht in beliebiger Weise, sondern abhängig von der Kraft P. Wenn nämlich der Kolben
3o dem Kolben 3 nacheilen wollte, würde die dadurch bedingte Verschiebung des Steuerkolbens
13; 1.4 die Druckrnittelzufuhr in denZylinder29 erhöhen; wenn dagegen der Kolben
3o dem Kolben 3 voreilen wollte, würde auch der mit dem Kolben 30 mechanisch
starr verbundene Kolben 7 .dieser Änderung folgen und würde sich schneller bewegen
wollen als der Kolben 3. In diesem Falle würde aber die konstante Druckmittelmenge,
die zwischen diesen beiden Kolben 3 und 7 in den Zylinder 4, 6 und 12 und in den
Leitungen 5 und i i eingeschlossen ist, eine Druckverminderung erfahren, die Feder
22 würde sich längen, und der Steuerkolben 13, 1.4 würde von neuem den Durchgang
sperren wollen, durch den der Druch auf den Kolben 30 wirkt, mit dem Erfolg,
dem Kolben 30 den überschüssigen Druckmittelzufluß zu nehmen, der sein Voreilen
gegenüber den durch den Kalben 3 .bewirkten Antrieb verursachte.
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Wenn infolge unrichtigen Arbeitens des Steuerkolbens 12, 13 oder des
zweiten Senders die Mitwirkung der zweiten Kraftquelle nicht herangezogen werden
kann, kann die Bewegung des Hebels 9 trotzdem stattfinden, aber in diesem Fall nur
infolge der Wirkung der Kraft P.
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In :der Abb. i ist eine .höhere Stellung 3a des Kolbens 3 mit gestrichelten
Linien angedeutet. In den Zylinder 4. mündet eine Leitung 33 so, daß .die Mündung
unterhalb des Kolbens 3 liegt, wenn der Kolben in seiner oberen Stellung sich befindet.
Am Boden des Zylinders .4 mündet eine mit einem Rückschliagventi.l 35 versehene
Leitung 34, die mit der Leitung 33 in Verbindung steht und andererseits in das offene
Ausgleichsgefäß 36 mündet. Wenn der Kolben 3 nach abwärts geht, wird die Mündung
der Leitung 33 in den Zylinder q. geschlossen, und gleichzeitig schließt das Ventil
35.
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Wenn Druckmittel in der Leitung 5 und den damit in Verbindung stehenden
Räumen verlorengegangen ist, kann eine entsprechende Druckmittel:menge nach dem
Hochgellen des Kolbens 3 aus dem Ausgleichsgefäß 36 in den Zylinder. zur Ergänzung
zufließen.
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Die Abb.2 zeigt eine Abänderung .gegenüber .der Abb. i, wobei zugrunde
gelegt ist, daß die Kraft P nicht -in umkehrbarer Weise wirkt. Auch in diesem Falle-
wird der Betrieb der Einrichtung nicht beeinflußt, wenn ein Druckmittelv erlest
in der Leitung 5 und in den mit ihr in Verbindung stehenden Räumen stattgefunden
hat. Der Kolben 3 besitzt in seinem Innern eine Leitung 38, die die Mündung der
Leitung 37 im Zylinder 4. und die Leitung 5 verbinden kann. Die Leitung 37 führt
zu einem Ausgleichsgefäß 20', das unter Druck stehendes Druckmittel enthält. Die
Verbindung zwischen der Leitung 37 und dem unteren Teil des Zylinders .4 ist dann
vorhanden, wenn der Kolben 3 sich in seiner tiefsten Stellung 3U befindet, Wenn
in der Leitung 5 und den damit in Verbindung stehenden Räumen ein Druckmittelverlust
stattgefunden Trat, so würde sich an sich ergeben, daß nach Beendigung des Hubes
des Kolbens 3 die Bewegung des Hebels 9 noch nicht vollendet ist. Bei einer Einrichtung
gemäß A.bb. 2 kann jedoch, -,wenn der Kolben seine tiefste Stellung 3U :erreicht
hat und die Verbindung zwischen der Leitung 5 und dem unter Druck stehenden Ausgleichsgefäß
2ö hergestellt ist, das Druckmittel in die Zylinder 6 und 12 eintreten und die Beiwegung
des Hebels 9. vollenden. Die Wirkung der in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform
ist nichtumkehrbar. Die Leitung 37 kann anstatt in das Ausgleichsgefäß 20' .auch
in den Ausgleichsbehälter 20 münden oder mit der Leitung 18 verbunden sein, weil
der Ausgleichsbehälter 20' offensichtlich durch das Ausgleichsgefäß 20 ersetzt werden
kann.
Wenn der getriebene Teil in zwei verschiedenen Richtungen
bewegt werden muß, ist es ohne weiteres möglich, ein Paar Einrichtungen gemäß =Myb.
i zu verwenden, die man auch, wie in Abb. 3 dargestellt, kombinieren kann. Dort
ist beispielsweise .Ii ein Steuerhandrad für den Antrieb des Ruders 46 eines kleinen
Schiffes. Die Kraft P greift in der einen oder anderen Richtung im Punkt i an: Das
Handrad .Ii treibt das Zabnrad 42, das mit Zahnstangen .13' und .I3" in Eingriff
steht, die mit Kolben 3' bzw. 3", die sich in entgegengeset7ten Richtungen bewegen,
verbrunden sind. Abb. 3 zeigt die Nullstellu:n g. Wenn das Handrad beispielsweise
so gedreht wird, daß der Kolben 3' nach unten geht, drückt dieser das Druckmittel
aus dem Zylinder-.' durch die Leitung 5' in den Zylinder 6', von wo sie durch öffnungen
d.-' gegen den Kolben 7' drückt, der auf die Ruderpinne .45 wirkt und damit das
Ruder 46 nach links bewegt. Gleichzeitig geht der Kolben 7" nach oben unrl drückt
über den Federteller 47" die Feder 33". Die Flüssigkeit aus dem Zlinder 6" fließt
durch die Leitung 5" in' d-en Zylinder d" und gestattet die Bewegung des Knlbens
3" nach oben.
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Wird das Handrad .1i in die Anfangsstellung zurückgedreht, so geht
auch der Kolben3' zurück und saugt Druckmittel aus dcni Zylinder 6', während der
Kolben 3" nach imten geht Lind das Druckmittel aus dein Zvlinderd" durch d:eLeitun-
j" in denZylinder6" drückt. Dadurch geht der Kolben 7" wieder nach unten, während
der Kolben 7' nach oben s s teigt und den Hebel 45 und das Ruder d.6 w:eser in die
_Mittelstellung bringt.
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Um das Ruder nach rechts ausschlagen zu lassen, muß das Handrad 41
weiter über die hinaus gedreht werden, worauf die entsprechenden Be«#e@gungen stattfinden.
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Dies alles ist der Fall, solange die Kraft P und damit auch der Druck
in den Zylindern .I' und d" und in den Leitungen 5' und 5" innerhalb bestimmter
Grenzen bleibt. Wenn hingegen die Kraft P und er entsprechende Widerstand am Ru,derd.6
derart sind, daß der Druck in der Leitung 5' beim Drehen dies Handrades . .i nach
links oder in der Leitung 5" beine Drehen des Handrades .4i nach rechts- unterhalb
des Wertes des Widerstandes der Feder 22' bzw. 22" bleibt, bleibt
der Steuerkolben 13', 1.l, 13" in der in der Abh.3 dargestellten Mittelstellung,
und die Zylinder 29' und 2o" bleiben durch die Leitungen 48' und .18" untereinander
und finit einem Ausgleichsbehälter d.9 verbunden, während die Kolben 30' und
30", die mit den Kolben 7' bzw. 7" aus einem Stück beste'lien. Druckmittel
aus dem Ausgleichsbehälter sau- , gen, der, da er unter keinem Druck steht, keinen
Widerstand bietet.
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Wenn hingegen der Widerstand so groß ist, daß beispielsweise bei der
Drehung des Handrades -.i nach links in der I_eituüg 5', der Leiturig i i" und dem
Zylinderteil i 2" ein Druck herrscht, der größer ist als der Wert, für den die Feder
22' eingestellt ist, dann bewegt sich der Kalben t3', 1a, i3", schließt die Leitung
d.8' und öffnet gleichzeitig d:eVerbindung nvisclien dem Zylinderteil 5o und dem
Zylinder -29'. Das unter Druck stehende Druckmittel fließt aus ein Ausgleichsbehälter
2o durch die Leitung 5 i und den Zylinderteil 5o in den Zylinder 29' und drückt
den Kolben 3ö nach unten, so daß die gewünschte Bewegung unterstützt wird. Diese
Hilfe hört auf, sobald das Handrad .I1 nicht mehr bewegt w?rd. In diesem Fall ist
nämlich kein Überdruck mehr in der Leitung 5', und der Steuerkolben i3', 14,
13"
geht in die Mittelstellung zurück und unterbindet den Druckmittelzufluß
in den Zylinderteil 5o und dam?t auch in den Zylinder 2c9'.
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In der Nullstellung des Handrades.li stehen die Zylinder.I' und d"
durch Öffnungen ;= und 53 mit der Leitung i9 und dem AusgleichSgefäß 21 in Verbindung,
das alle Räume und Leitungen füllt und Druckmittelverluste ausgleicht. Ein Rückschlagventil
35 gestattet den _-%ustr itt des Druckmittels aus deni Ausgleichsgefäß, nicht aber
den Rücktritt.
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Selbstverständlich kann der Gegenstand der Erfindung mannigfach abgewandelt
werden. So können beispielsweise die Kolben und die Pumpe durch andere Ausführuugsfornien
ersetzt werden. Die verschiedenere Teile der Anlage können so eingestellt und bemessen
werden, daß der Steuerkolben 13. t.1 (Al)b. i) oder i3', 14, i3" (Abb.2) bereits
in Tätigkeit tritt, wenn eine noch so kleine Kraft I' w:rht, so daß im wesentlichen
die ganze Arbeit von der zweiten Kraftduelle gele_stet wird und die Gruppe finit
dein Kolben 7 n:clit nur als steuernder, sondern als arheitenrler Teil wirkt.