DE2903412C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine mehrere parallel arbeitende Pumpen aufweisende Pumpeneinheit, wobei ein Verdrängungsraum jeder Pumpe über Ventile an eine Flüssigkeits-Ansaugleitung und eine Flüssigkeits-Förderleitung angeschlossen ist, mit einem Motor, der über ein Getriebe derart mit Kolben der Pumpen gekoppelt ist, daß die Bewegungen der Kolben relativ zueinander zeitlich versetzt sind, sowie mit einer Ausgleichseinrichtung für Schwankungen der Flüssigkeits-Fördergeschwindigkeit in der Förderleitung.

In der DE-PS 4 30 610 wird eine Vorrichtung zur Erzielung gleichbleibender Fördergeschwindigkeit beschrieben, bei der Welligkeiten der Fördergeschwindigkeit durch eine gegensinnig arbeitende Hilfspumpe eingeebnet werden sollen, wobei die Hilfspumpe über Zahnräder, Ketten oder ähnliche Hilfsmittel mit der Hauptpumpe angetrieben ist.

Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie die Welligkeit der Fördergeschwindigkeit nur angenähert, nicht jedoch grundsätzlich ausgleichen kann, so daß stets eine Restwelligkeit der Fördergeschwindigkeit verbleibt.

Demgegenüber soll die Erfindung eine Antriebsvorrichtung schaffen, die grundsätzlich jede Welligkeit der Fördergeschwindigkeit ausschließt.

Bei der eingangs genannten Antriebsvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens einer der Kolben von einer hydraulisch wirkenden, mit dem Getriebe gekoppelten Steuereinrichtung zur Erzielung einer konstanten Flüssigkeits-Fördergeschwindigkeit in der Förderleitung angetrieben ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Antriebsvorrichtungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung von Tauchkolben und Verdrängungsräumen;

Fig. 2 eine schematische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit doppelt wirkenden Kolben in Zylindern;

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine hydraulische Pumpe bzw. einen hydraulischen Motor;

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht einer Scheibe mit Steuerschlitzen der Pumpe nach Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Servoantriebs für die Betätigung des Steuerkopfs der Pumpe für die Veränderung des Verdrängungsvolumens;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Servoantriebs nach Fig. 5;

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Verdrängungsvolumens in Abhängigkeit von der Zeit für drei Tauchkolben während eines gesamten Pumpzyklus;

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Förder- und Ansaugstroms dieser drei Tauchkolben während eines gesamten Pumpzyklus;

Fig. 9 eine schematische Ansicht zusätzlicher Einrichtungen für die erfindungsgemäße Vorrichtung; und

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Leistungsübertragung von einem Rotationsantrieb auf einen Rotationsabtrieb.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung die Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Pumpe ist von einem geeigneten Motor 10 angetrieben, beispielsweise einem Elektromotor, einer Verbrennungskraftmaschine, einer Turbine oder einer Dampfmaschine. Der Motor 10 ist mit einer Antriebsverzweigung in Form eines Getriebes 12 verbunden, das beispielhaft drei Abtriebswellen 14, 16 und 18 besitzt. Der Übersichtlichkeit halber ist nur dasjenige System im weiteren dargestellt, welches von der Welle 14 angetrieben ist, da die Wellen 16 und 18 entsprechende Systeme antreiben. Mit der Abtriebswelle 14 der Antriebsverzweigung ist eine Steuereinrichtung in Form einer hydraulischen Verdrängerpumpe 20 mit stufenlos veränderlichem Verdrängungsvolumen verbunden, welche mit Strömungsanschlüssen 22 und 24 versehen ist. Die Pumpe 20 ist derart ausgebildet, daß sie auf einen Steuerbefehl hin eine von Null bis zu einem Höchstwert variable Fördermenge entweder aus dem Strömungsanschluß 22 oder dem Strömungsanschluß 24 abgeben kann, wie dies weiter unten noch näher beschrieben wird.

Eine Hydraulikleitung 26 als Mediumleitung verbindet den Strömungsanschluß 22 der Pumpe 20 mit einem Ende eines Zylinders 30, und eine Hydraulikleitung 28 verläuft von dem Strömungsanschluß 24 der Pumpe zu dem entgegengesetzten Ende des Zylinders 30. Im Zylinder 30 ist ein Kolben 32 angeordnet, an den sich zu jeder Seite eine Kolbenstange 34 bzw. 36 anschließt, wodurch der Kolben 32 doppelt wirkend ausgebildet ist und in einem in sich geschlossenen Strömungskreislauf mit der Pumpe 20 arbeitet. Mit der Kolbenstange 34 ist ein Tauchkolben 38 verbunden, und taucht in einen Verdrängungsraum 40 ein, an den eine Ansaugleitung 44 und eine Druckleitung 46 angeschlossen sind. In den Leitungen 44 und 46 sind ferner Rückschlagventile 42 vorgesehen, die den Flüssigkeitszulauf zum Verdrängungsraum und den Abfluß von Flüssigkeit aus dem Verdrängungsraum 40 steuern.

Der eine lineare Translationsbewegung ausführende doppelt wirkende Kolben 32 im Zylinder 30 erzeugt eine exakt gleiche lineare Translationsbewegung des Tauchkolbens 38 in dem Verdrängungsraum 40. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 32 wird durch den Flüssigkeitförderstrom der Pumpe 20 gesteuert, welcher veränderlich und umkehrbar ist. Daraus folgt, daß die drei Tauchkolben 38, von denen jeder mittels einer entsprechenden Leistungsübertragungskette an eine der Abtriebswellen 14, 16 bzw. 18 der Antriebsverzweigung 12 angeschlossen ist, infolge seiner eigenen Pumpe 20 mit variabler Fördermenge unabhängig von den anderen Verdrängerkolben in seiner jeweiligen Verdrängerstellung und Hubgeschwindigkeit ist, und daher von keiner festen geometrischen Abhängigkeit beeinflußt ist.

In Fig. 2 ist ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, in welchem diese von der Ausführung nach Fig. 1 abweicht, denn mit der der Fig. 1 entsprechenden Kolbenstange 34 ist ein andersartiger Kolben 48 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ersetzt der doppelt wirkende Kolben 48 den Tauchkolben 38, und die beiden Rückschlagventile 42 sind durch vier Absperrventile 52 und 54 ersetzt. Wenn sich der Kolben 48 nach rechts bewegt, sind die Ventile 52 geschlossen und die Ventile 54 offen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist; bewegt sich der Kolben 48 dagegen nach links, so sind die Ventile 52 offen und die Ventile 54 geschlossen. Die vier Ventile sind zweckmäßigerweise als Schieberventile ausgebildet, die unmittelbar durch die Bewegung der Kolbenstange 34 gesteuert werden. Die Ventile können in jeder geeigneten Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als einfache Absperrventile, als Zweiwegventile, als Dreiwegventile oder als Vierwegventile, sofern sie für diesen Anwendungsfall geeignet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß der Kolben 48 die gleiche Größe wie der Kolben 32 in Fig. 1 hat, so daß der auf den Kolben 32 wirkende hydraulische Druck die Ausübung eines entsprechenden Drucks auf die im Zylinder 50 enthaltene zu pumpende Flüssigkeit durch den Kolben 48 bewirkt, während der Tauchkolben 38 in Fig. 1 eine kleinere Querschnittsfläche als der Kolben 32 aufweist und dadurch einen größeren Druck gegen die Flüssigkeit in dem Verdrängungsraum 40 erzeugt als denjenigen, den der Kolben 32 auf die Flüssigkeit im Zylinder 30 ausübt. Daraus geht hervor, daß die relative Dimensionierung der beiden Kolben verändert und dem Anwendungsfall angepaßt werden kann, und daß entweder Tauchkolben, einfach wirkende Kolben oder doppelt wirkende Kolben die letzte und eigentliche Förderstufe der Pumpenanordnung bilden können. Im folgenden wird die letzte Stufe als Tauchkolben/Verdrängungsraum- Stufe bezeichnet, um die letzte Stufe deutlicher von der hydraulischen Kolben 32/Zylinder 30-Stufe zu unterscheiden, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß auch jede der anderen genannten Ausführungsformen möglich ist.

Es sei nun auf Fig. 3 bezug genommen, in der eine typische Hydraulikpumpe 20 im Querschnitt dargestellt ist, um die Arbeitsweise einer solchen Pumpe besser veranschaulichen zu können. Dabei ist jede geeignete Verdrängerpumpe mit veränderlichem Fördervolumen geeignet, wie beispielsweise eine Drehschieberpumpe, eine in-line-Axialkolbenpumpe, eine Axialkolbenpumpe mit abgewinkelter Welle, eine Radialkolbenpumpe oder eine Tauchkolbenpumpe. Als Ausführungsbeispiel ist eine Axialkolbenpumpe mit beweglichem Steuerkopf gezeigt. Eine Antriebswelle 60 ist mit einer Trommel 62 verkeilt, welche eine Mehrzahl von Axialkolben 64 enthält. Jeder Kolben 64 endet in einer Kugel, auf die ein Kugelsitz 66 aufgestaucht ist, welcher auf der Kolbenkugel frei drehbar und schwenkbar ist. Die Kugelsitze 66 liegen gegen eine Axialdruck-Abstützplatte 68 an, die ihrerseits gegen eine Fläche eines Steuerkopfes 70 anliegt, welcher in der Darstellung einen Winkel mit der Achse der Antriebswelle 60 bildet. Die Abstützplatte 68 dreht sich langsam, wenn die Trommel 62 und die Kugelsitze 66 mit Wellendrehzahl rotieren, wodurch der Reibungsverschleiß zwischen den Kugelsitzen 66 und dem Steuerkopf 70 vermindert wird. Der Steuerkopf 70 steht fest und rotiert nicht, aber er kann um eine zur Antriebswelle 60 senkrechte Achse geneigt werden. Eine Rotation der Antriebswelle 60 und der Trommel 62 veranlaßt die Kolben 64, sich hin- und herzubewegen, während sie der Oberfläche des Steuerkopfes 70 folgen. Wenn sich die Kolben in ihre Bohrungen in der Trommel 62 hineinbewegen, verdrängen sie Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung hindurch in die Hydraulikleitung 28 und saugen Flüssigkeit aus der Zuströmleitung 26 an, wenn sie sich aus ihren Bohrungen hinausbewegen. Am Ende der Trommel 62 befindet sich eine Scheibe mit feststehenden Steuerschlitzen 74, die getrennt in Fig. 4 dargestellt ist.

Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Scheibe 74 mit den Steuerschlitzen zwei bogenförmige Öffnungen 76 und 78 enthält, die durch massive Bereiche 80 voneinander getrennt sind. Der Steuerschlitz 76 ist mit der Ansaugleitung 26 und der Steuerschlitz 78 mit der Druckleitung 28 verbunden. Wenn sich von der Scheibe mit den Steuerschlitzen aus gesehen die Antriebswelle 60 und die Trommel 62 im Gegenuhrzeigersinn drehen, bewegen sich die mit dem Steuerschlitz 76 in Verbindung stehenden Kolben aus ihren Bohrungen hinaus und saugen Flüssigkeit aus der Saugleitung 26 an, während die Kolben, die sich in ihre entsprechenden Bohrungen hineinbewegen, mit dem Steuerschlitz 78 in Verbindung stehen und Flüssigkeit in die Druckleitung 28 fördern. In ihren oberen und unteren Totpunkten bewegen sich die Kolben 64 nicht in axialer Richtung und zu diesem Zeitpunkt sind ihre Bohrungen in der Trommel 62 durch die massiven Bereiche 80 der Steuerscheibe 74 verschlossen. Die Winkelstellung des Steuerkopfes bestimmt die Größe des Kolbenhubes und somit das von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsvolumen. Befindet sich der Steuerkopf in seiner in Fig. 3 mit L bezeichneten linken Stellung, wird der Kolben 32 in Fig. 1 veranlaßt, sich nach links zu bewegen. Wenn der Winkel des Steuerkopfes zur Antriebswelle 60 auf Null verringert wird, verdrängen die Kolben 64 keine Flüssigkeit mehr und die Pumpe befindet sich im Leerlauf. Diese Stellung ist in Fig. 5 mit N bezeichnet. Wenn der Steuerkopf in seine entgegengesetzte, in Fig. 5 mit R bezeichnete rechte Stellung gebracht wird, wird die Leitung 26 die Druckleitung und die Leitung 28 die Ansaugleitung, bei welcher Stellung sich der Kolben 32 in Fig. 1 nach rechts bewegt. Auf diese Weise kann der Förderstrom der Hydraulikpumpe, während diese mit konstanter Drehzahl der Welle 60 angetrieben wird, von einem maximalen Förderstrom in einer Förderrichtung stetig über Null zu einem maximalen Förderstrom in der entgegengesetzten Richtung verändert werden, in dem die Winkelstellung des Steuerkopfes von der einen Seite der Mittelstellung aus über die neutrale Mittelstellung zur anderen Seite hin verändert wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen schematisch einen hydraulischen Servoantrieb 100, der benutzt wird, um die Winkelstellung des Steuerkopfes 70 zu steuern. Am Steuerkopf 70 ist eine Stellgabel 82 befestigt, die derart an einem Steuerkolben 84 angreift, daß dessen Verschiebung ein Verschwenken des Steuerkopfes 70 bewirkt und damit die Winkelstellung von dessen Steuerfläche verändert. Von jeder Seite des Steuerkolbens 84 führen Hydraulikleitungen zu Anschlüssen an einem Steuerventil 86. Im Inneren des Steuerventils ist ein Hohlschieber 88 angeordnet, der seinerseits in seinem Inneren einen Ventilkörper 90 aufnimmt. Über eine Anschlußöffnung 92 sind beide Seiten des Ventilkörpers 90 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, so daß sich der Ventilkörper im hydraulischen Gleichgewicht befindet und durch eine geringe lineare Eingangsleistung verschoben werden kann. Wie in Fig. 5 dargestellt, hält der Ventilkörper 90 zwei Anschlußöffnungen 94 und 96 geschlossen und der Steuerkopf 70 der Pumpe befindet sich in der gewählten Stellung. Wenn der Ventilkörper 90 nach oben verschoben wird, wird die obere Anschlußöffnung 94 geöffnet, um Flüssigkeit aus einer Kammer 97 ablaufen zu lassen, welche über Zylinder 86 mit einer (nicht gezeigten) Ablauföffnung in Verbindung steht. Gleichzeitig wird auch die untere Anschlußöffnung 96 geöffnet, und Hydraulikflüssigkeit strömt aus der Anschlußöffnung 92 die Bohrung hinab in den Ventilkörper 90 und aus der Anschlußöffnung 96 hinaus zur Unterseite des Steuerkolbens 84, wodurch dieser aufwärts bewegt und der Steuerkopf 70 der Pumpe geneigt wird. Während der Steuerkopf 70 schwenkt, dreht er einen Rückmeldehebel 98 um dessen Drehpunkt 101, wodurch gleichzeitig eine Gegensteuergabel 102 gedreht wird, die in eine Nut 104 des Hohlschiebers 88 eingreift und somit den Hohlschieber 88 aufwärts bewegt, bis die obere Anschlußöffnung 94 und die untere Anschlußöffnung 96 wieder verschlossen werden, wenn die gewählte Winkelstellung des Steuerkopfes erreicht ist, deren Einstellung durch Verstellen des Ventilkörpers 90 ausgelöst wurde.

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung des Servoantriebs 100 der Fig. 5, in der zusätzlich noch eine Zahnstange 106, ein Ritzel 108 und ein Stellmotor 110 gezeigt sind, die den Ventilkörper 90 in eine Sollstellung bewegen, welche durch ein Steuersignal bestimmt ist, das vom Motor 110 empfangen wird. Für die Überwachung der Winkelstellung des Steuerkopfes ist keine elektrische Rückkopplung erforderlich, da dies auf hydraulische Weise durch den Rückmeldehebel 98 erreicht wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7, 8 und 1 soll im folgenden erläutert werden, auf welche Weise sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein stetiger, pulsationsfreier Flüssigkeitsstrom in der Förderleitung erzielen läßt. Fig. 7 zeigt in graphischer Darstellung den Verdrängungshub jedes Kolbens 32 und jedes Tauchkolbens 38 für eine Pumpe in Triplex-Anordnung während eines vollen Pumpzyklus, während Fig. 8 den Förderstrom und den Saugstrom in Übereinstimmung mit dem in Fig. 7 dargestellten Verdrängungshub der Tauchkolben 38 wiedergibt, wobei der erste Tauchkolben mit 138, der zweite mit 238 und der dritte mit 338 bezeichnet ist. Die Kurven der Fig. 7 und 10 sind in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen, die in Form von Drehwinkelstellungen eines gleichförmig drehenden Rads oder einer gleichförmig drehenden Kurbelwelle wiedergegeben ist, wobei eine Umdrehung der Zeit für einen vollen Hubzyklus des Tauchkolbens 38 entspricht.

Zum Zeitpunkt Null ist der Tauchkolben 138 voll ausgefahren und sein Förderstrom ist Null. Der Steuerkopfwinkel der variablen Hydraulikpumpe 20 befindet sich in Nullstellung, und während der Steuerkopfwinkel vergrößert wird, beginnt die Hydraulikpumpe 20 Flüssigkeit über die Leitung 26 gegen die zurückbewegte Druckfläche des Kolbens 32 zu fördern, wodurch der Tauchkolben 38 zu einer Bewegung nach rechts und in den Verdrängungsraum 40 hinein veranlaßt wird und eine Förderung von Flüssigkeit durch das Rückschlagventil 42 hindurch in die Druckleitung 46 beginnt. Die Verdrängungsgeschwindigkeit des Tauchkolbens 138 nimmt in linearer Weise zu, wodurch der Förderstrom geradlinig ansteigt, so daß er im Punkt 1, bei einem Drehwinkel von 30°, die Hälfte des maximalen Förderstroms erreicht und im Punkt 3 (60°) den vollen Förderstrom, in welchem Zeitpunkt der Steuerkopfwinkel der Hydraulikpumpe 20 seinen größten Wert erreicht hat. Zum Zeitpunkt 5 (90°) ist der Tauchkolben 138 in der Mitte seines Hubwegs angelangt und besitzt weiterhin die maximale Verdrängungsgeschwindigkeit. Zum Zeitpunkt 7 (120°) beginnt der Steuerkopfwinkel in der Hydraulikpumpe 20 abzunehmen, wodurch aus die Verdrängungsgeschwindigkeit des Tauchkolbens 138 sich zu verringern beginnt, und der Förderstrom erfährt eine stetige Abnahme bis zum Zeitpunkt des Drehwinkels 180° der Steuerkopfwinkel der Hydraulikpumpe 20 die Leerlaufstellung erreicht hat, in der die Förderung von Hydraulikflüssigkeit zum Kolben 32 aufhört, womit auch der Förderstrom von Tauchkolben 138 auf Null absinkt. Während der Steuerkopf der Hydraulikpumpe 20 sich durch die Nullstellung hindurch in eine entgegengesetzte Winkelstellung zu bewegen beginnt, wird Hydraulikflüssigkeit in die Leitung 28 gefördert, so daß sich der Tauchkolben 138 beginnt, nach links zu bewegen, wodurch der Saughub eingeleitet wird, während dem Flüssigkeit durch das Rückschlagventil 42 aus der Leitung 44 angesaugt wird. Der Saugstrom nimmt stetig und geradlinig zu bis zum Zeitpunkt 240°, bei dem er sein Maximum erreicht, welches dann bis zum Zeitpunkt 300° aufrecht erhalten wird, von wo ab der Ansaugstrom bis zum Zeitpunkt 360° wieder bis auf Null absinkt.

Die Hub- und Förderkurve der Tauchkolben 238 und 338 besitzen eine entsprechende Form, wobei jedoch jede gegenüber der anderen eine Phasenverschiebung von 120° aufweist. Der Gesamtförderstrom der Förderstufe der Pumpanordnung ist die Summe der Einzelförderströme der Tauchkolben 138, 238 und 338. Zum Zeitpunkt 1 (30°) betragen die Förderströme sowohl des Tauchkolbens 138 als auch des Tauchkolbens 338 je die Hälfte des Maximalstroms, und im Zeitpunkt 5 (90°) betragen die Saugströme des Tauchkolbens 238 und des Tauchkolbens 338 je die Hälfte des Maximalsaugstroms. Die Gesamtströme werden durch die oberen und unteren Begrenzungslinien in der graphischen Darstellung der Fig. 8 gebildet. Aus all dem ergibt sich, daß die Änderung des Steuerkopfwinkels in jeder der Hydraulikpumpen so programmiert werden kann, daß die jeweiligen Verdrängungen durch die Tauchkolben 138, 238 und 338 einen konstanten, pulsationsfreien Gesamtsaugstrom und Gesamtförderstrom erzeugen.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung, in der verschiedene Steuerelemente für eine Triplex-Anordnung dargestellt sind. Ein Stapel übereinander angeordneter Nockenscheiben oder eine Nutkurvenwalze 200 mit beliebigen darin vorgesehenen, geeigneten Nutkurven, wie beispielsweise den Nutkurven 201, 202 und 203 ist von einem drehzahlgesteuerten Motor 204 angetrieben, so daß die Nutkurvenwalze 200 mit einer für den beabsichtigten Anwendungszweck erforderlichen Geschwindigkeit gedreht werden kann. Ein in die Nutkurve 201 eingreifendes Abtastorgan ist mit einem Signalgenerator 211 verbunden, der ein Signal 215 durch einen Verstärker 216 zum Motor 110 leitet, wobei die Ausgangsspannung nach Größe und Polarität einen durch die Nutkurve 201 vorgegebenen Verlauf aufweist, dem entsprechend der Motor 110 angetrieben wird, wie dies oben in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wurde, um den Steuerkolben 84 für eine bestimmte Sollwinkelstellung des Steuerkopfs 70 der Hydraulikpumpe 20 in die richtige Stellung zu bringen. Nach der Darstellung der Fig. 9 befindet sich der Steuerkopf in seiner Winkelstellung R, bei der Hydraulikflüssigkeit in die Leitung 26 gedrückt und der Tauchkolben 38 nach rechts in den Verdrängungsraum 40 hinein bewegt wird. Die Kolbenstange 36 ist mit einem linearen oder drehenden Positionsgeber an einem Potentiometer 218 verbunden, welches ein Rückkopplungssignal 217 für den Fehlerverstärker 216 liefert. Das Rückkopplungssignal 217 wird mit einem Sollsignal 215 verglichen, und wenn der Kolben 32 sich zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht in der vorgesehenen Sollstellung befindet, vergrößert der Fehlerverstärker das Sollsignal 215 und sendet das so erhaltene Signal 219 zum Motor 110. Auf gleiche Art und Weise ist der zweite Tauchkolben 38 durch die Nutkurve 202 und der dritte Tauchkolben 38 durch die Nutkurve 203 programmiert. Wo der vorgesehene Verwendungszweck der Pumpvorrichtung die Rückkopplung des Fehlersignals 217 nicht erfordert oder eine mechanische Betätigung erwünscht ist, kann das in die Nutkurve eingreifende Kurvenabtastorgan mechanisch mit dem Ventilkörper 90 verbunden sein, um die Zahnstange 106 zu ersetzen, in welchem Fall der Ventilkörper 90 unmittelbar durch die Nutkurvenwalze 200 bewegt wird.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß der Hub-Zeit-Verlauf jedes der drei Tauchkolben in der Triplex-Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung so programmiert werden kann, daß sich ein zusammengesetzter Förderstrom ergibt, dessen Summe eine konstante Strömungsrate zu jedem Zeitpunkt des Pumpzyklus ergibt, wodurch jede merkliche Pulsation sowohl im Ansaugstrom als auch im Förderstrom vermieden wird. Diese Technik kann auf eine Förderstufe mit beliebiger Anzahl von Tauchkolben angewandt werden. Selbst bei Vorrichtungen mit nur einem oder mit zwei Tauchkolben läßt sich die beschriebene Technik anwenden, wenn es erwünscht ist, einen bestimmten Hub-Zeit-Verlauf zu erzeugen, der mit der Geometrie eines Kurbelbetriebs nicht erreicht werden kann. Die hydraulische Verdrängerpumpe 20 mit veränderlicher Verdrängung erzeugt einen konstanten Druck, was dazu führt, daß auch bei jeder Hubstellung des Tauchkolbens 38 der Druck konstant ist und sich nicht mit dem Drehwinkel eines Kurbeltriebs ändert, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Bei Pumpen mit großem Hub können die dadurch verursachten Druckabweichungen beachtlich sein, so daß gerade hier durch eine erfindungsgemäße Ausführung noch größere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden können, und eine Anwendung sowohl bei Aggregaten mit nur einem Tauchkolben als auch bei solchen mit mehreren Tauchkolben sinnvoll ist.

Nur der aus dem Kolben 32 und dem Tauchkolben 38 bestehende Teil der Vorrichtung braucht am Einsatzort installiert zu werden, während der Antriebsmotor 10 und die Hydraulikpumpe 20 woanders angeordnet sein können, wobei die einzigen erforderlichen Verbindungen zwischen den getrennten Einheiten in Steuerleitungen und Hydraulikleitungen bestehen. Auf diese Weise kann das vor Ort an der Rohrleitung zu installierende Gewicht gering gehalten werden, wodurch sich die Pumpenstützkonstruktionen vereinfachen. Eine Präzisionsausrichtung von mechanischen Antriebselementen wie Lagern, Lagerböcken, Antriebswellen und Verbindungsgestängen ist nicht erforderlich. Auch diese vereinfacht die Sockelkonstruktion für die Pumpanordnung.

Ferner besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine vollständige Freiheit in der Anordnung der einzelnen Verdrängungsräume. Bei bekannten Pumpen mußten die Verdrängungsräume in Reihe angeordnet werden, um eine gemeinsame Kurbelwelle vorsehen zu können, und die Verdrängungsräume oder Zylinder wurden dementsprechend in einen gemeinsamen schweren Zylinderblock eingebohrt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung kann jeder Verdrängungsraum in jeder beliebigen Ausrichtung und in jedem beliebigen Abstand zu einem der anderen Verdrängungsräume angeordnet werden, beispielsweise in kreisförmiger Anordnung, in Dreieckanordnung oder in Rechteckanordnung, weil keine mechanischen Bauteile vorhanden sind, durch die die einzelnen Verdrängungsräume miteinander verbunden werden müßten. Dies vermindert die Aufstellungsprobleme bei nachträglichem Einbau und erlaubt es, bei der Anordnung auf gute Zugänglichkeit zu den einzelnen Zylindern oder Verdrängungsräumen für deren Wartung zu achten. Es ist ohne weiteres möglich, einen der Verdrängungsräume zum Zwecke der Reparatur oder Wartung außer Betrieb zu nehmen, ohne die gesamte Pumpanordnung anhalten zu müssen. Es ist sogar möglich, einen Reserve-Verdrängungsraum an die Rohrleitung anzuschließen, um ihn bei Reparatur eines anderen in Betrieb zu nehmen.

In Fig. 10 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der eine Rotationsenergie in die Vorrichtung eingegeben wird und am Ausgang auch wieder eine Rotationsenergie zur Verfügung steht. Die Drehgeschwindigkeiten am Eingang und am Ausgang können über einen weiten Bereich verändert werden. Ein Motor 10 treibt oder wird angetrieben durch die Wellen 114 und 116. Diese Wellen 114 und 116 treiben entweder an oder werden angetrieben durch Hydraulikpumpen (Hydraulikmotoren) 120, welche je mit Strömungsanschlüssen 122 und 124 versehen sind. Eine Hydraulikleitung 144 verbindet den Anschluß 122 der Hydraulikpumpe 120 mit dem einen Ende eines Zylinders 130, und eine Hydraulikleitung 146 verbindet den Anschluß 124 mit dem entgegengesetzten Ende des Zylinders 130. Im Zylinder 130 ist ein Kolben 132 mit Kolbenstangen 134 und 136 angeordnet, der dadurch doppelt wirkend ausgebildet ist und in einem in sich geschlossenen Strömungskreislauf mit einer der Hydraulikpumpen 120 geschaltet ist. Die Kolbenstangen 134 sind im Punkt 148 gelenkig mit einem Kurbelarm verbunden, der fest an einer Kurbelwelle 150 angebracht ist. Der Arm und die Welle sind von einer Halterung 152 oder dergleichen gehalten. Eine Zeitsteuereinrichtung, wie sie oben beschrieben ist, ist jeweils mit einer der Hydraulikpumpen verbunden, um deren Ausgangs- oder Eingangsleistung mit der Drehstellung der Kurbel 150 zu synchronisieren, um die Leistungsübertragung zwischen den Kolben und der Kurbeldrehung konstant zu halten. Die äußeren Enden der Zylinder 130 sind gelenkig mit der Halterung 152 verbunden, so daß sie sich um den Anlenkpunkt 154 drehen können, während die Kolbenstangen in abgedichteter Weise in ihren zugehörigen Zylindern hin- und hergleiten.

Ausführungsformen der Erfindung, welche Kolben und Zylinder als Förderstufe besitzen, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gezeigt ist, können auch in umgekehrter Weise eingesetzt werden, wobei eine Druckflüssigkeit in der Leitung 44 in Fig. 2 verwendet werden kann, um die Kolben 48 anzutreiben, die ihrerseits die Hydraulikpumpen 20 als Motoren betreiben, deren Rotation auf die Wellen 14, 16 und 18 übertragen wird, die dabei den Motor 10 als Generator antreiben würden. Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der ein oder mehrere Kolben 33 (Fig. 1) anstelle der Tauchkolben 38 mit einer Kurbel verbunden sind, indem die Kolbenstangen 34 durch Verbindungsstangen ersetzt sind, die gelenkig mit den Kolben 32 verbunden sind, um eine rotierende Welle zu treiben, deren Drehgeschwindigkeit durch die Hydraulikpumpen (Motoren) 20 gesteuert werden könnte.

Claims (7)

1. Antriebsvorrichtung für eine mehrere parallel arbeitende Pumpen aufweisende Pumpeneinheit, wobei ein Verdrängungsraum jeder Pumpe über Ventile an eine Flüssigkeits-Ansaugleitung und eine Flüssigkeitsförderleitung angeschlossen ist, mit einem Motor, der über ein Getriebe derart mit Kolben der Pumpen gekoppelt ist, daß die Bewegungen der Kolben relativ zueinander zeitlich versetzt sind, sowie mit einer Ausgleichseinrichtung für Schwankungen der Flüssigkeitsfördergeschwindigkeit in der Förderleitung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Kolben (38) von einer hydraulisch wirkenden, mit dem Getriebe (12, 200) gekoppelten Steuereinrichtung (20, 30, 50, 120, 130) zur Erzielung einer konstanten Flüssigkeitsfördergeschwindigkeit in der Förderleitung (46) angetrieben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kolben von einer eigenen Steuereinrichtung angetrieben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben derart zwangsgeführt ist, daß sein zeitlicher Bewegungsablauf trapezförmig (Fig. 8) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Steuerpumpe (20) mit variabler Fördermenge sowie eine Kolben/Zylindereinheit (30) aufweist, die über Mediumleitungen (26, 28) mit der Steuerpumpe (20) verbunden und mit dem Tauchkolben (38) mechanisch gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerpumpe eine Axialkolbenpumpe mit mehreren Axialkolben (64) und einen verstellbaren, den Hub der Axialkolben begrenzenden Steuerkopf (70) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkolben (64) gegen eine Platte (68) des Steuerkopfes (70) anliegen, deren Stellung bezüglich der Hubrichtung der Axialkolben (64) verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Steuerkopfes (70) ein Servoantrieb (100) vorgesehen ist, der einen mit dem Steuerkopf (70) gekoppelten Steuerkolben (84), ein Steuerventil (86) zur Betätigung des Steuerkolbens (84) und einen das Steuerventil (86) mit dem Steuerkopf koppelnder Rückmeldehebel (98) aufweist.