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Hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine
hydraulische Knaftübertragungsvorrichtung, die aus einer Pumpe einerseits und einem
Arbeitsorgan andererseits besteht.
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Bekanntlich neigt jede Pumpe, die mit Hilfe einer umlaufenden Welle
angetrieben wird, dazu, sich um die Achse dieser Welle zu drehen, wenn :der AuSlaß
für die Flüssigkeit gesperrt wird und ein hydraulischer Verschlußeintritt. Zweck
der Erfindung ist, bei hydraulischer Kraftübertragung diesen Vorgang in der Weise
auszunutzen, daß sich die Strömungsrichtung der sich bewegenden Flüssigkeit automatisch
@umkehrt, wenn ein solcher hydraulischer Verschluß@eintritt. Die Erfindung hat nun
Beine hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung zum Gegenstand, die Arbeitsorgane,
wie Hydraulikzylinder, Membranpumpen od..dgl. ;enthält, die eine periodische Umkehr
der Strömungsrichtung der Flüssigkeit erfordern, wobei die Umkehrung automatisch
erfolgt. Zu diesem Zweck ist eine Pumpe vorgesehen, deren Glieder ununterbrochen
von einenn rotierenden Antriebsglied oder einer Antriebswelle angetrieben werden.
Hierbei sind die Pumpenglieder in leinen, Rotor o:d. @dgl. untergebracht,. der mit
Unterbrechungen rum die Achse dieses Antriebsgliedes sich drehen kann. Durch einen
Druckanstieg in
der bewegten Flüssigkeit wird die Drehung des Rotors
automatisch iajuf Grund eines hydraulischen Verschlusses herbeigeführt, wodurch,die
Strömungsrichtung der Flüssigkeitsbewegung sich umkehrt.
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zier die Punnpeenthaltende Rotor wird in seiner Arbeitsstellung durch.
lösbare Kupplungsglieder ltnd Ans.cliläge gehalten, und die Umschaltungsoperation
wird durch :amf Druck ansprechende Mittel ausgelöst, wenn der hydraulische Verschluß
eintritt. zier .sich mit Unterbrechung drehende Rotor ist in deinem feststehendem
Gehäuse gelagert, welches mit Einlaß- und Ausflußöffnungen versehen ist, die ihrerseits
anit Ratorbohrungen für ;axialen oder radialen Durchfluß in Verbindung sehen.
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Die in dem Rotor untergebrachte Pumpe ist vorzugsweise eine Zahnradpumpe.
Es kann aber auch eine jede andere Pumpe verwendet werden.
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In den Zeichnungen sind einige AusführungsbeIspiele der Erfindung
dargestellt.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch Beine flach oder Erfindung gestaltete"
für axialen Durchfluß eingerichtete Kraftübiertragungsvorrichtung; Fig. 2 ist ein
Querschnitt nach 2-2 der Fig. i Fig. 3 ist ein Querschnitt nach 3-3 der Fig. i;
Fg. 4 ist 'ein Schnitt nach 4-4 der Fig. 2; Fig. 5 ist !ein Schnitt nach 5-5 der
Fig. 2; Fig. 6: ist leine Ansicht einer Betonm.schanlage; in welcher die Bewegungen
des Ladebehälters durch eine Kraftübertnagungsvorrichtung gemäß der Erfindung hervorgerufen
werden; Fig.7 ist seine schematische Darstellung in vergrößertem Maßstab, welche
die Verbindung der `Torrichtung zu dem Sperr- oder Steuerventil zeigt; Fig.8 isst
ein Schnitt durch das Sfieuervenitgj Fig. 9 ist ein Längsschnitt durch eine Membranpumpe,
welche mit reiner Kraftübertragungsvorrichtung verbunden isst; 3 Fig. io ist ein
Längsschnitt nach io-io der Fig. 9; Fig. i i ist. ein Längsschnitt mach i i-i i
der Fig. 9; Fig. 12 ist ein Längsschnitt er anderen Ausführungsförm der Kraftübertragungsvorrichtung;
Fig. 13 ist 'ein Querschnitt, der durch die Gehäusebohxungen gelegt ist; Fig.14
und 15 isind Querschnitte, welche die Lage bestimmter Flüssigkeitskanäle zeigen,
die mit denn Sperrstift des Rotors in Verbindung stehen; Fig.16 und
17 sind
Darstellungen bestimmter Abwandlungen der Kraftübiertragungsvorrichtung, die Üazu
dienen isolllen, z. B. eine Reibre von Rannmböcken in ie,nem vorbestimmten Zyklus.
zu steuern; Fg. 18, i19 und 2o sW Darstellungeih von Abwandlungen, welche notwendig
werden, wenn :die Vorrichtung gebraucht wird; um beispielsweise zwei Rammtücke zu
istieuern, sie in Tätigkeitsstellung
das Gehäuse eingreift und mit 6 - befestigt isst. Die Kappte 5 hat in der Mitte
eine Vertiefung 7 für eine Lagerbüchse 8, welche das rückwärtige Ende der Wellte
4 aufnimmt. An ihrer Innenseite hat die Kappe 5 zwei Bohruingen 9 und i o, die in
gleichem Abstand von der Welle einander gegenüberliegen. Die Bohrungen 9 und io
setzen sich in Gewindebohrungen 9a und ioa fort, die zum Ans:chlluß passender Rohrleitungen
dienen.
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In der Kammer i i befindet sich ein Rotorkörper 12, welcher das Gehäuse
einer Zahnna#dpumge bildet. zier Rotor 12 isst auf der Achse ¢ freilaufend montiert;
ier besitzt seine Büchse 13 und hat zylindrischen Querschnitt mit reichlichem Spielraum
gegenüber der Innenwand der Kammer i i. Rückseiai,g ist der Rotor 12 mit einer durch
Schrauben 15 befestigten Kappte 14 versehen. Die Außenseite der Kappe 14 liegt ;an
der Innenfläche der Kappe 5 das Gehäuses an. Die Rotorkappe 14 besitzt einander
gegenüber angeordnete Bohrungen 16 und 17, welche mixt den Bohrungen 9 -und io der
Gehäusekappe 5 übereinstimmen. Bei 21 ist der Rotor 12 ausgespart zur Aufnahme der
Zahnräder 18 und i 9 einer Zahnradpumpe; das Zahnrad 1$ ist auf der Welle 4 aufgekeilt
oder ,auf andere Weise befestigt; dass andere Zahnrad i@9 lagert lose auf einem
Zapfen 20.
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An die Aussparung 21 schließen beiderseitig Kanäle z2 und 23 ran,
welche die Verbindung zu den Bohrungen 16 und 17 und .dadurch zu den Bohrungen,9
und i o herstellen. Die Kanäle 22 und 23 bilden zusammen mit der Aussparung 21 .die
Saug-und Druckkammer .der Zahnradpumpe. Die Druckkainmer 23 steht durch eine Öffnung
24 mit der rückwärtigen Stirnfläche des Rotors in Verbindung; so daß der Rotor durch
den Druck der Flüssigkeit gegen die Gehäusekappe 5 gepreßt wird.
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In dem Rotorkörper 12 sind einander gegenüberliegende Aussparungen
25, 26 vorgesehen, in welche Sperrstifte 27, 28 verschiebbar :angebracht sind; diese
Stifte stehen unter dehn Druck von Schraubenfedern 29 und :sind so angeordnet, daß
sie durch dien. Flüssigkeitsdruck nach innen gedrückt werden, wenn. der Druck hoch
genug wird, um die Kraft der Federn zu überwinden.
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Die Sperrstifte 27, 28 sind so angeordnet, daß sie finit zwei Anschlagstücken
30, 31 an der inneren Abschlußwand,des feststehenden Gehäuses i in Eingriff kommen,
wodurch der Rotor 12 festgehalten wird, bis die Sperrstifte durch das Ansteigen
des Diruckes. zurückgedrückt werden. Diie inneren Enden der Aussparungen 25, 26
sind durch eine Druckausgleichsnut 32 in dem Rotorkörper 12 miteinander und Mit,dem
Kanal 22 verbunden und werden von der Rotorkappie abgeschlossen.
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Die Welle 4 ist mit seiner Riemenscheibe 33 versehen.
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Wenn die Kraftübertragungsvorxichtung an den anzutreibenden Apparat
durch Leitungen zu den Anschlüssen 9a und ioa ;angeschlossen, mit einer geeigneten
Flüssigkeit, z. B. Öl, gefüllt ist und sich in Tätigkeit befindet, ,so wird bieim
Rotieren der Welle 4 diie Zahnradpumpie in Bewegung gesetzt,
um
Öl von der Saugseite 22 und .dem Kanal 9 zu der Druckseite 23 und dem Kanal io zu
führen, wodurch der Apparat angetrieben wird. Wenn der Druck ;auf der Auslaßseite
infolge eines hydraulischen Verschlusses in der Leitung zwischen den Zahnrädern
18, i 9 und dem Arbeitsgerät bzw. dem Steuerventil steigt, so werden die Sp:errstift:e
27, 28 entgegen der Kraft der Federn 29 nach innen lind von den Anschlägen 30, 31
weggedrückt. Der Rotor 12 kann nun bei fixiertem Getriebe frei umlaufen, wodurch
der Austrittskana123 und der Eintrittskanal 22 über die Rotorbohrungen 17 iund 16
mit den Bohrungeng bzw. io iil Verbindung gebracht werden, so daß also auf diese
Weise eine Vertauschung der Austrittsöffnungen erfolgt. Auf diese Weise wird :der
Druck der Auslaßseite der Pumpe verringert, und die Sp-errs,tifte 27 und 28 werden
durch die Federn 29 zurückgedrückt, -so daß sie mit den Anschlägen 30, 31 in Eingriff
kommen. Eine derartige Teildrehung :des Rotors und Vertauschung der Bohrungen tritt
jedesmal ein, wenn ein hydraulischer Verschluß eintritt, @d. h. während jedes Umlaufes,
den der Apparat ausführt.
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Um die Reibung zwischen .der Rotorkappe 14 und der Gehäusekappe 5
zu verringern, kann man die an die Böhrungen 9, io, 16 und 17 anschließenden Flächen
der :einen Kappe oder beider Kappen schwach kegelig gestalten, um einen keilförmigem
Spalt zu schaffen, der von der unter hohem Druck einströmenden Flüssigkeit ausgefüllt
wird.
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Wenn man mit .sehr hohen Drücken arbeitet, so kann der auf den Rotor
12 seitlich.ausgeübte Druck dadurch verringert werden, daß man den Querschnitt der
Gehäusebohrungen auf denjenigen der Antriebswelle abstimmt und eine Vorrichtung
anbringt, bei welcher der von der Pumpe erzeugte Druck ,auf das Ende der Antriebswelle
dem Schub entgegenwirken kann. Auf diese Weise kann man den seitlichen Schub auf
jeden gewünschten Grad vermindern.
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Nachstehend wird eine Anwendungsform der Kraftühertragungsvorrichtung,
wie sie in Feg. 6 bis 8 dargestellt ist, bei einer Mischmaschine für Beton od.,dgl.
mit seinem schwenkbaren Einfüllbehälter beschrieben.
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Die in bekannter Weise gestaltete Mischmaschine für Beton od. dgl.
besitzt seine Mischtrommel 40, die auf einer an !einem fahrbaren Gestell 41 gelagerten
Querachse rotiert. Die zerkleinerte Masse wird mittels eines Einfüllbehälters 42
in die Trommel 4o eingetragen; der Behälter 42 ist an einer in dem Fahrgestell 41
angebrachten Schwingwelle 43 angelenkt. Die Welle 43 hat seinen Hebelarm 44, der
mit der Kolhe@nstange eines bei 46 schwingbar gelagerten Hydraulikzylinders 45 gekuppelt
ist.
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Die gemäß der Erfindung gestaltete Kraftübertragungsvorrichtung 47
ist auf einen Träger 48 montiert, wobei die Antriebswelle der Pumpe durch einen
über die Riemenscheibe 5o laufenden Treibriemen 49 angetrieben wird; die Scheibe
5o sitzt auf der Welle :des Getriebes, welches :die Trommel 4o bewegt. Es kann die
Antriebswelle der Pumpe aber auch auf andere Weise in Umdrehung versetzt werden.
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An Bohrungen 5 i, 52 in dem G:ehäusie 47 sind Rohrleitungen 53, 54
angeschlossen, welche zu dem Hydraulikzylinder 45 bzw. zu einer Bohrung 55 des Gehäuses
56 eines Steuerventils 57 führen.
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Dias Ventilgehäuse 56 hat zwei weitere Bohrungen 58, 59, die sich
nach der Kammer 6o hin öffnen. Die Bohrung 58 isst durch ein Rohr 61 mit deinem
Vorratsbehälter 62 verbunden, welcher zur Ölverslorgung dient. Die Bohrung 59 steht
durch eine Rohrleitung 63 mit der Leitung 53 in Verbindung. Dias Ventil 64 der Leitung
63 ist ein Rückschla.gventil, das die Flüssigkeit nur von rechts nach links in Fig.
7 durchläßt.
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Dias Ventil 57 ist vorzugsweise ein sogenanntes Drosselventil;
@es wird von Hand mittels eines Knopfes 65 betätigt, der ,an einer mit dem Ventilstängchen
67 verbundenen Stange 66 sitzt. Durch die Feder 68 wird das Ventil 57 in offener
Lage gehalten (Fig.8I. Brei dieser Ventilstellung stehen die Bohrungen 55, 58 -und
59 durch die Kammer 6o miteinander -in Verbindung und das Öl fließt durch die Zahnradpumpe
in einem offenen Kreislauf. Durch Schließen des Steuerventils 57 gemäß Fig. 8 wird
der hydraulische Verschluß herbeigeführt und der über den hydraulischen Zylinder
53 gekuppelte Ladebehälter angehoben. Durch jeweilige Betätigung des Steuerventils
57 kann durch den herbeigeführten hydraulischen Verschluß de Auf-oder Abwärtsbewegung
des Ladebehälters veranlaßt werden.
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Durch ein entsprechendes dem Steuerventil 17
vorgeschaltetes
Ventil in der Rohrleitung kann der Ladebehälter während der Aufwärtsbewegung jederzeit
gesenkt werden.
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Entsprechend einer weiteren Anwendungsform der nach der Erfindung
gestalteten Kraftübertragungsvorrichtung wird diese zum Antreiben einer Membranpump.e
verwendet (Fig. i o und i i ).
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Das Pumpengehäusie besteht aus zwei Teilen 70, 74 zwischen welchen
eine Membran 72 angeordnet ist. Die Gehäuseteile sind außerdem durch Querwände 73,
74 abgeteilt, wodurch auf der einen Seite der Membran Pumpenkammern 75, 76 'und
auf der anderen Seite der Membran Kammern 77, 78 entstehen. .
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Die Kammern 75, 76 sind durch Bohrungen 79, 8o, welche durch Ventile
8 i, 82 gesteuert werden, mit der Saugkammer 83 verbunden. Die Kammer 83 ist mit
einem durch das Ventil 85 -gesteuerten Gewindestutzen 84 versehen, welcher die Kammer
mit seiner Rohrleitung für die zu pumpende Flüssigkeit verbindet.
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Durch Kanäle 86, 86t, welche von Ventilen 87, 88 gesteuert werden,
stehen die Kammern 75, 76 außerdem mit der Druckkammer 89 in Verbindung.
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Unterhalb der Pumpe öffnen .sich :die Kammern 77, 78 in die Ventilkammern
9o, 9i, welche ihrersieits durch Rohre 93, 94 mit den Bohrungen der Kraftübertragungsvorrichtung
92 in Verbindung stehen. Die Ventilkammer 9o ist durch eine Bohrung 95 mit der Kammer
77 verbunden, während
eine ähnliche Bohrung 96 die Kammer 78 reit
der Ventilkammer 91 verbindet. Die Bohrungen 95, 96 sind mit Sitzen für idie Ventilkörper
97; 98 versehen; welche ihrerseits an den Membranen 72a, 72b befestigt sind.
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Ist die Vorrichtung .in Tätigkeit, so wird die Flüssigkeit in eine,
der Kammern, z. B. 77 (Fig. 1o), befördert und durch die Wirkung der
Getriebepumpe der Vorrichtung aus der Kammer 78 heraus.: gesaugt. Dadurch wird die
Membran 72a gespannt und,die Membran 72b entspannt, so daß die Flüssigkeit von der
Pumpenkammer 75 in die Pump.enkamlmer 76 befördert wird.
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Wenn die Spannungsgrenze der Membran 72a erreicht isst, dann schließt
sich -das Ventil 97. Dabei wird die Flüssigkeitszufuhr durch das Ventil
97 gesperrt; ies findet @ei,n hydraulischer Verschluß statt" und der Flüssigkeitsdruck
steigt. Infolgedessenwird der Rotor oder Vorrichtung frei und dreht sich um 18o°;
wodurch die Stellung der Saug- und Druckbohrungen des Rotors umgekehrt wird. Die
Pumpenkammer 75 wird rum. zur Saugkammer, idüe Pumpenkanmmer 76 zur Drwckkamrner,
bis, !sich das Ventil .98 schließt und !einte hydraulische Sperrung mit weiterer
Umkehrung der Durchlässe hervorruft. Dieser Vorgang sietzt - sich automatisch fort,:
solange #die Pumpe izl Tätigkeit ist.
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Bei der in Fig. 12 bis 15 dargestellten Ausführungsfonm der Erfindung
ist das Gehäuse 99 mit einander gegenüber angeordneten radialen Bohrurgen i oo,
i o i versehen, welche mit Schraubgewinden für den Anschlwß von Rohrleitungen Hausgestattet
sind. Dier Rotor io2 besitzt leinen EinlaßkanaZ 103 und einen Auslaßkanal 1o¢, welche
die Verbindung mit der Pumpenkammer io5 herstellen und sich bis an die zylindrische
Außenfläche des Rotors erstrecken, um mit den Bohrungen ioo; rot zusammenzuwirken.
Der Rotor io2 ist in die Kammer des Gehäusies 99 eingepaßt.
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Der Rotor io2 isst mit seinem einzigen Sperrsrrift i o6 versehen,
welcher mit einander gegenüberliegenden Anschlägen in Eingriff kommt, die in einer
ringförmigen Aussparung 107 in der Gehäusekappe, iö8 vorgesehen sind.
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Infolge des unterschiedlichen Druckes oln der Peripherie und an den
Stirnflächen des Rotors io2, der sich bei; ,dieser Ausführungsform der Erfindung
aus der Notwendigkeit kleinerer Zwischenräume ergibt, ist in der Innenfläche der
Rotorkappe i i o ;ein Kanal i o9 vorgesehen, der die Vier-Bindung mi,t der ringförmigen
Auflagefläche i i i des Sperrstiftes .herstellt und die Durruekfiüssigkeit aus der
Bohrung 104 herausleitet.
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Flüssigkeitsreste, die über dem Sperrstift io6, d. h. in der Bohrung
z 12 verbli,eb,en .sind, werden durch die Bohrungen 113 zu der Saugleitung 103 geführt.
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D0.e Arbeitsweisse der Vorrichtung !und die automatische Umkehrung
des Rotors sind ähnlich wie sie bei, der ersten Ausführungsform -der Erfindung beschrieben
werden.
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Bei -der in Fig. 16 und 17 gezeigten.A;usführungsform, der Erfindung
:sind zwei Paar Saug- und Druckleitungen 114 und i 15 ,angeordnet (Fig. 17),
die einander paarweise gegenüberstehen. Diementsprechend sind zwei, Paar Anschlagstücke
i 16 und 117 für die Sperrstifte vorgesehen.
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Mit dieser Anordnung kann .die Kiaftübertra.gungsvorri:rhtung beispielsweise
dazu verwendet werden, zwei, hydraulische Rammböcke in -einer biestimmten Reihenfolge
zu betätigen. Selbstverständlich können weitere Paare von Bohrungen. -und Anschlagstücken
angebracht werden, welche dann ,die Steuerung zusätzlicher Rammböcke ermöglichen.
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Brei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 18 biss 2o),
mit welcher z. B. zwei Rammböcke betätigt, fesfgehalten und dann gleichzeitig zurückgezogen
werden können, befindet sich in dem Gehäuse eine Eiplaßbohrung 120; welcher eine
Auslaßbohrung 121 diametral ,gegenübersteht. Eine zweite Auslaßbohrung 122 ist auf
dem gleichen Kreisbogen, der Dmehung des Rotors entgegen, angeordnet. Weiterhin
-sind Sperrstiftanschläge 124., 125 für die Bohrungen 121, 122 .sowie ,ein Anschlag
126 für die Bohrung 12o vorgesehen.
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In dem Rotor befindet .sich eine einzige Auslaß. bohrung 127; der
Einlaß 128 ist durch die Nut 129 verlängert, welche sich gleichmäßig nach beiden
Richtungen ierstreckt. D0.e vollständige Länge Ader Nut 129 ist zweireal so groß
wie der Kreisbogen zwischen den Bohrungen 121, 122.
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Bei dieser Vorrichtung kann die Flüssigkeit aus der Bohrung i 2o in
die verlängerte Bohrung 128, 129 fließen, durch die Plumpe hindurchströmen und durch
die Biohrung 127 wieder austreten. Bei einer hydraulischen Sperrung findet eine
Teildrehung,des Rotors ,statt, wo;du rch ,die Bohrung 127 mit der Bohrung 122 in
Verbindung gebracht wird, während,die verlängerte Bohrung 128, 129 mit der Bohrung
120 in Verbindung bleibt.
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Wenn die hydraulische Sperrung '#getreben ist, dann vollendet der
Rotor seine Drehung um i8o°; so, daß die verlängerte Bohrung 129 mit den beiden
Bohrungen 121 und 122 verbunden wird und die Flüssigkeit durch diese; beiden Bohrungen
ausströmen: kann, um durch die Getriebepumpe in die Bohrung i 2o zu fließen; dadurch
werden, beide Rammböcke gleichzeitig zurückgezogen.