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Aus Pumpe, Pumpenmotor und Flüssigkeitsrutschenmotor bestehendes Kutschengetriebe
Die Erfindung betrifft ein aus Pumpe, Pumpenmotor und Flüssigkeitsrutschenmotor
bestehendes Kutschengetriebe. Um bei einem derartigen, mit einem nicht komprimierbaren
Treibmittel arbeitenden Getriebe das Rutschenbewegungsgesetz zu erzielen, welches
am Ende des Kutschenförderweges eine plötzliche Hemmung der Rutsche und schnelle
Bewegungsumkehr und am Ende des Kutschenrückgangs einen sanfteren Auslauf und eine
sanftere Bewegungsumkehr erfordert, sowie um den an den Enden der Hubwege erforderlichen
Raumausgleich zu schaffen, sollen gemäß der Erfindung zwischen der Pumpe und dem
Kutschenmotor ein oder mehrere mit Gegendruck belastete Flüssigkeitsspeicher eingeschaltet
sein, von denen der eine oder der Speicher am Ende des Kutschenförderweges eine
stärkere Bremswirkung ausübt als der andere Speicher oder der gleiche Speicher am
Ende des Kutschenrückgangs. Diese verschiedene Wirkung des oder der Speicher kann
durch verschiedenartige Mittel erzielt werden; außer durch eine verschieden hohe
Belastung der Flüssigkeitsspeicher oder eine Belastungsumstellung des Speichers
bei dem einen und anderen Kutschenhub kann jene verschiedene Speicherwirkung auch
noch dadurch erreicht werden, daß das Druckmittel bei Hin- und Rückgang des Kutschenmotors
verschieden große Arbeitsflächen beaufschlagt, oder es findet diese Maßnahme im
Verein mit zwei verschieden stark belasteten Flüssigkeitsspeichern Anwendung. Auf
diese Weise wird der Pumpenmotor von der Aufgabe des Abbremsens und der Wiederbeschleunigung
der Rutsche in entgegengesetzter Richtung befreit, und es wirken dementsprechend
nicht die gesamten Belastungsschwankungen bis auf den Pumpenantriebsmotor zurück.
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Jene Flüssigkeitsspeicher ermöglichen ferner, weil im vorliegenden
Fall der Kutschenmotor ein von der Pumpe völlig unabhängiges Bewegungsgesetz vollführt,
den Kutschenmotor, sich selbststeuernd auszubilden, so daß. er bezüglich der Hublänge
unabhängig von der Pumpe ist.
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Die Flüssigkeitsbewegung zwischen der Rutsche und dem Kutschenmotor
kann pulsierend oder umlaufend sein. Im letzteren Fall kann die Pumpenumlaufzahl
von der Hubzahl des Kutschenmotors verschieden sein, auch kann in diesem Fall der
Kutschenmotor in an sich 'bekannter Weise mit einer Hubverstellung ausgerüstet sein.
Die Anordnung der Hubverstellung am Kutschenmotor bietet im vorliegenden Fall den
Vorteil, daß eine Pumpe und ein Pumpenmotor normaler Bauart Verwendung finden kann.
Zu diesem Zweck empfiehlt sich auch eine gemäß der Erfindung vorgesehene bauliche
Vereinigung des oder der Flüssigkeitsspeicher mit dem Kutschenmotor, die sonst mit
der Pumpe vereinigt werden müßten und in diesem Fall eine Pumpe abweichender Bauart
ergeben oder für sich aufgestellt werden müßten, was unter Tage unerwünscht ist.
Zur
zeitweiligen Aufnahme der an den Rutschenwegenden von dem Rutschenmötor verdrängten
Flüssigkeitsmengen, die größer sind, als die Pumpe zu jenen Zeiten auf ihrer Saugseite
aufzunehmen vermag, ist gemäß der Erfindung ein mit dem Arbeitszylinder des Rutschenmotors
durch Steuerkörper verbundener Flüssigkeitsausgleichsraum vorgesehen.
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In allen Fällen kann,das Getriebe ein Flüssigkeitshochdruckgetriebe
sein.
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Die Zeichnung veranschaulicht das Getriebe als ein Ausführungsbeispiel
mit noch einigen anderen neuen Einzeilheiten, und zwar in Abb. i teils in Draufsicht
und teils im Längsschnitt nach I-I der Abb. q. als Zwillingsgetriebe ausgebildet;
Abb. z und 3 zeigen den einen Teil des Getriebes nach Abb. i in anderen Arbeitsstellungen
seiner Bestandteile; Abb. 4. zeigt das Getriebe teils in Seitenansicht und teils
im Querschnitt; Abb. 5 zeigt eine Einzelheit einer anderen Ausführungsform und Abb.6
das Getriebe insgesamt schematisch in Draufsicht; Abb.7 zeigt das Arbeitsdiagramm
als Zeitgeschwindigkeitsdiagramm.
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Ein umlaufender Motor m, insbesondere ein Elektromotor, treibt eine
Flüssigkeitspumpe p, insbesondere eine derartige Hochdruckpumpe (Abb. 6). Die Pumpe
p# ist durch Rohrleitungen c und d mit einem Flüssigkeitskolbenmotor verbünden,
welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zwillingsmotor ausgebildet ist und
insbesondere in diesem Fall, wie Abb. i veranschaulicht, so niedrig gehalten werden
kann, daß er unterhalb der Rutsche, in deren normaler Bauhöhe untergebracht und
seitlich derselben mittels Stempels verstempelt werden kann. Jede Hälfte des Zwillingsmotors
a enthält einen Arbeitskolben k, und die beiden Kolbenstangen b sind durch
ein Gestänge f miteinander sowie in einer nicht dargestellten Weise unmittelbar
oder mittels Zwischengliedern mit der Rutsche r verbunden. Seitlich der Arbeitskolben
k befinden sich die federbelasteten Steuerkörper 8 einerseits und 2 und 15 andererseits;
vor dem Kolben k befindet sich ferner je ein Hilfskolben 16. Zwischen den beiden
Motoren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein mit einem federbelasteten Kolben
18 ausgestatteter Flüssigkeitsausgleichsraum io angeordnet. Dieser Raum sowie die
die Steuerkörper enthaltenden Räume sind durch eine Anzahl Kanäle mit dem Arbeitszylinderaum
verbunden, wie sich aus dein Nachstehenden im einzelnen ergibt.
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Die Wirkungsweise der beiden Motorhälften a ist die gleiche, und zwar
die folgende. Wenn der Arbeitskolben k bei seinem Rückgang den Flüssigkeitsauslaßkanal
9 überdeckt hat (Abb. i), drückt er die vor ihm befindliche Flüssigkeit durch die
am Zylinderende befindlichen Kanäle 6 und 7, und hierdurch gelangen die Steuerkörper
2 und 8 in die in Abb. r dargestellte Lage. Infolgedessen wird der Arbeitszylinderraum
z1 durch den Kanal 3 mit dem Druckraum 4. verbunden und der Auslaßkanal 9 geschlossen.
Die Kolben k beginnen entgegen der Pfeilrichtung nach Abb. i den Rutschenförderhub
(Hingang), und sie drücken hierbei die Flüssigkeit aus dem Zylinderraum z2 durch
den Kanal 1a in den Flüssigkeitsausgleichsraum io. Überdeckt der Kolben k bei seiner
Bewegung in jener Richtung den Kanal 12, so findet in dem Zylinderraum z2 eine Drucksteigerung
statt, durch welche der Hilfskolben 16 entgegen dem im Rohr ¢ herrschenden Betriebsdruck
in Pfeilrichtung verschoben wird. Sobald der Kanal 13 durch den Kolben k
freigelegt wird; wird der Steuerkörper 15 in die in Abb. 2 dargestellte Lage verschoben,
wodurch der Zylinderraum z2 mit dem Druckfiüssigkeitseinströmrohr q. verbunden wird;
infolgedessen tritt der Hilfskolben 16 wieder in den Zylinderraum z2 zurück und
wirkt in diesem gegebenenfalls als puffernder Hubbegrenzer gegenüber dem Arbeitskolben
k. Der Hingang des Kolbens k wird also zunächst mit erhöhtem Druck und dann mit
dem Betriebsdruck gebremst; durch die kurze Druckerhöhung wird mit Sicherheit das
Loslösen des Fördergutes von der Rutsche bewirkt, ohne daß zu diesem Zweck der Druck
der Arbeitsflüssigkeit und der Querschnitt des Arbeitskolbens groß bemessen zu werden
brauchen. In dem in Abb. 7 veranschaulichten Zeitgeschwindigkeitsdiagramm bezeichnet
die Strecke B, C den Abschnitt, in welchem der Hilfskolben 16 wirksam ist. Da beim
Kolbenhingang (Abb. 2) auf der Zylinderseite z1 der Kanal i i von dem Arbeitskolben
k freigelegt wird, so wird in diesem Augenblick der Stufensteuerkörper 2 in die
in Abb. 2 dargestellte Lage verschoben, in welcher der Flüssigkeitseinlaßkanal 3
verschlossen wird; infolgedessen sinkt der Druck in dem Zylinderraum z1; und der
-Steuerkörper 8 wird unter dem Druck der Feder 20 in die gleichfalls in Abb. 2 dargestellte
Lage verschoben, in welcher er den Zylinderraum z' durch den Kanal 9 mit dem Druckausgleichsraum
io verbindet. Unter dem im Raum z2 herrschenden Betriebsdruck beginnt der Kolben
k seinen Rückgang. Sobald hierbei im Raum z2 der Kanal 12 geöffnet wird (Abb. 3),
kann das Druckmittel aus 4 und durch den Kanal 14 hindurch in den Ausgleichsraum
iö nachströmen, wobei die Feder 17 gespannt wird. Sobald der Kolben k den Kanal
13 freilegt, wird der Steuerkörper 15 wieder in die in
Abb.
i und 3 dargestellte Lage verschoben, in welcher der Körper 15 den Kanal 14 wieder
verschließt, und der Kolben k vollendet seinen Rückgang unter der Einwirkung des
im Raum io herrschenden Drucks auf seine beiden verschieden großen Grundflächen
und unter der inzwischen erlangten lebendigen Kraft der bewegten Massen. Überdeckt
der K41-ben k den Kanal 9, so wird er abgebremst, und die beiden Steuerkörper 2
und 8 werden wieder in die in Abb. i dargestellte Lage verschoben, in welcher der
Druckflüssigkeitseinlaßkanal 3 wieder geöffnet und der Auslaßkanal g wieder geschlossen
wird, so daß der Kolben k wieder seinen Hingang beginnt. Anstatt kraftschlüssig
können die Steuerkörper im einen und anderen Fall auch zwangsläufig durch den Arbeitskolben
gesteuert werden. Versieht man die Steuerkörper oder einen Teil derselben, wie dargestellt,
mit nach außen durchtretenden Ansätzen, so kann das richtige Arbeiten der Steuerkörper
beobachtet werden.
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Das Anlassen des Motors kann durch Öffnen eines Nebeneinlasses 21
bewirkt werden, durch welchen Druckflüssigkeit aus ¢ in den Zylinderraum z2 geleitet
wird. Zum Ausgleich der stark schwankenden Flüssigkeitsmengen ist zweckmäßig am
oder nahe an dem Motor ein druckbelasteter Ausgleichsbehälter 22 vorgesehen, welcher
gleichzeitig als Sicherheitsüberlauf ausgebildet sein kann, indem er, wie in Abb.
i dargestellt, durch eine Leitung 23 mit dem Flüssigkeitsrücklauf d verbunden wird.
Eine gleichmäßige Arbeitsweise der Motoren, deren Anzahl beliebig sein kann, läßt
sich beispielsweise durch eine Verbindung der Zvlinderräume durch Ausgleichsleitung
2q. (Abb. i) erzielen.
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Eine Änderung der Hublänge des Motors kann beispielsweise durch Verwendung
eines mehrrilligen Steuerkörpers 81 erzielt werden, welcher durch eine entsprechende
Anzahl von wahlweise schließbaren Kanälen g mit dem Zvlinderraum z1 in Verbindung
steht, wie dies in Abb. 5 veranschaulicht ist.
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Anstatt als doppelseitig wirkender Motor kann der Kutschenmotor unter
Fortfall der Steuerkörper auf der einen Motorseite auch als einseitig wirkender
Motor ausgebildet sein, oder es kann die einseitige Wirkungsweise durch eine unmittelbare
Verbindung des Zylinderraumes z2 mit dem Auslaß d erzielt werden.