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Flüssigkeitswechselgetriebe mit umlaufendem Kolben und verschiebbarem
Pumpenzylinder. Gegenstand der Erfindung ist ein Flüssigkeitswechselgetriebe mit
umlaufenden, radial verschiebbare Schaufeln tragendem Kolben derjenigen Art, bei
welchem innerhalb eines geschlossenen Pumpengehäuses ein Pumpenzylinder gegenüber
dem Pumpenkolben, parallel zur Achse des letzteren, verschiebbar angeordnet ist,
so daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge geändert werden kann. Diese
Pumpe bringt einen in sich geschlossenen Flüssigkeitsstrom im Umlauf, welcher seinerseits
einen Sekundärapparat, der bekannterweise einen umlaufenden und gleichfalls mit
radial verschiebbaren Schaufeln versehenen Kolben besitzt, in Bewegung setzt.
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Es sind bereits verschiedene Flüssigkeitsgetriebe dieser Art .bekannt
geworden, jedoch ist es bei denselben erforderlich, die Änderung der Flüssigkeitsmenge
jeweils nach Bedarf von Hand aus vorzunehmen.
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Es fehlt ihnen also die Fähigkeit, bei konstanter
Primärleistung
sich den wechselnden Drehmomentänderungen des Sekundärapparates selbsttätig und
kontinuierlich anzupassen.
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Der Zweck der Erfindung ist der, trotz Änderung der von dein primären
Teil zu fi*,i-clern(len Flüssigkeitsmenge die gleiche :1i-beitsleistung übertragen
zu können, indem mit sinkender Flüssigkeitsmenge der Flüssigkeitsdruck in entsprechender
Weise wächst.
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Bei schweren Kraftwagen und sonstigen mit Verbrennungsmotoren angetriebenen
Fahrzeugen, insbesondere bei Eisenbahntrieb-« alten, :,Totorlokomotiven, zumal --
wen:i sie mit Anhängern fahren, also große "Zugkraft entwickeln sollen, ist es erforderlich,
beim Anfahren die höchsten zur Verfügung stehen-,en Motorleistungen bei geringster
Geschwindigkeit des sekundären Teiles des Getriebes an das Fahrzeug abzugeben. Die
Primärpumpe, welche dauernd mit der Drehzahl des Antriebsmotors läuft, muß deshalb
die kleinstmögliche Flüssigkeitsmenge unter dem größtmöglichen Druck fördern, um
ein hohes Drehmoment auf den sekundären Teil übertragen zu können. Bei zunehmender
Fahrgeschwindigkeit nimmt (las Sekundärgetriebe ebenfalls an Umlaufsgeschwindigkeit
zii und nimuit nach und nach immer größere Flüssigkeitsmengen auf, wobei der Flüssigkeitsdruck
gleichzeitig abnimmt. Da hierbei die iiiinutliche Umlaufzahl der Primärpumpe und
damit diejenige des Antriebsmotors konstaiit bleiben soll, so muß in gleicher Weise
die Fördermenge wachsen, so daß die Prim.irpunipe sich selbsttätig und elastisch
der kontinuierlichen J@nderung des Drehmomentes des Sekundärteiles anpaßt.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, (laß der zwecks Änderung
der Fördermenge verschiebbar angeordnete PumpenzyIinder durch den von der Pumpe
selbst erzeugten Flüssigkeitsdruck, entgegen der Wirkung einer Feder oder eines
sonstigen Kraftsammlers, selbsttätig derart geregelt wird, daß das Leistungsprodukt
»Flüssigkeitsmenge mal Druck« konstant bieibt und die Leistung des Getriebes ausschließlich
durch Leistungsänderung der Antriebsmaschine geregelt werden kann.
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Hier dient der feststehende, den Saugraum vom Druckraum trennende
und gegen den Umlauf vom Kolben abschließende Pumpenteil zugleich als Steuerungsorgan
für die Schaufeln, so daß bei jeder Stellung des Pumpenzylinders ein ruhiger, stoßfreier
Cbergang der Schaufeln gesichert ist.
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Bei Erreichung des zulässigen Höchstdruckes stellt der verschiebbare
Pumpenzylinder in seiner entsprechenden Grenzstellung eine Verbindung zwischen Saug-
und Druckseite her, so (laß ein sofortiger Druckausgleich eintritt und eine Überlastung
des Getriebes ausgeschlossen ist.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. r einen Längsschnitt, Abb.2 eine Abänderung
des Primärapparates, Abb.3 (las Wechselorgan in seiner Stellung für Rückwärtslauf,
Abb. -. den Pumpenzylinder in seiner Höchststellung.
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Das Flüssigkeitswechselgetriebe besteht bei der abgebildeten
Ausführungsart aus einer Kapselpumpe A als Primärapparat und einer zweiten Kapselpumpe
B als Sekundärapparat, welche durch die Leitungen C und D initeinander verbunden
sind. Der Primärapparat besteht iin wesentlichen aus einem von (12r Antriebsmaschine,
z. B. einem Explosionsinotor, in Drehung versetzten Radkolben (x ', welcher
in an sich bekannter Weise mit radial stehenden Führungsschlitzen h für die Kolbenschieber
c und d versehen ist. Exzentrisch zu dein Radkolben a ist der Pumpenzylinder c angeordnet,
welcher in senkrechter Richtung verschiebbar und in dein äußeren Pumpengehiuse f
entsprechend geführt ist. Die obere Führung g ragt dabei bis auf den Radkolber
a. und trennt dadurch die Saugseite Ir
der Pumpe von der Druckseite
i, sie ist mit einen i Verbindungskanal k versehen, welcher in normalem Zustande
durch die Lappen I des Pumpenzylinders e verfleckt ist und erst bei der Höchststellung
des Pumpenzylinders c frei wird, so daß dann Saug- und Druckseite verbunden sind.
An der Unterseite ist der Pumpenzylinder e mit einem Kolben in
versehen, welcher
gegen die Wandungen des mit dein Druckraum i kommunizierenden Druckzylinders n abgedichtet
ist. Ofnungeno und p im Pumpenzylinder gestatten der Flüssigkeit den Durchfluß durch
die Pumpe. Durch je eine Verbindungsleitung q und stehen die Pumpenräume
h und i mit dem Wechselorgan s in Verbindung, welches die Diuckflüssigkeit
je nach seiner Stellung entweder der Leitung C oder D zuführt und infolgedessen
die Sekundärpumpe in dem einen oller anderen Drehsinn in Bewegung setzt.
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In Abb. 2 hat der Pumpenzylinder e eine andere Form, ferner ist das
Führungsstück g innerhalb des Pumpenzylinders e verbreitert und dient als Steuerungsorgan
für die Kolbenschieber c und d. Dadurch ist in jeder beliebigen Stellung des Pumpenzylinders
ein stoßfreier Übergang der Schieber c und d gewahrt, wie auch aus Abb. d. ohne
weiteres ersichtlich ist.
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Die Bewegung des Pumpenzylinders e
nach oben geschieht
entgegen der Kraftwirkung einer Feder t oder eines sonstigen Kraftsammlers, dessen
Spannung zweckmäßig in bekannter, auf der Zeichnung nicht dargestellter Weise regelbar
ist.
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In dem wiedergegebenen Beispiel ist das Wechselorgan s mit drei gleichlaufenden
oder wenigstens nahezu gleichlaufenden Kanälenu, v und w versehen, welche durch
den vierten, durch Strichelungen angegebenen Kanal x senkrecht zu ihrer Richtung
umgangen werden. In Abb. i befinden sich die beiden Kanäle u und v in Betriebsstellung
und leiten die Flüssigkeit aus dem Druckraum i durch Leitung q nach C, von wo sie
durch die Öffnungen c, zum Rade der Sekundärpumpe gelangt und nach Verlassen desselben
durch dl in die Leitung r und damit zum Saugraum h gelangt. Bei der in Abb.
3 gezeichneten Stellung sind ai und v außer Wirkung gesetzt, und die Flüssigkeit
gelangt aus der Druckleitung q nach D und durchfließt die Sekundärpumpe in
umgekehrter Richtung, worauf sie bei cl austritt und durch den gestrichelten Kanal
x der Saugleitung r wieder zugeführt wird.
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Das Flüssigkeitsgetriebe regelt sich selbsttätig in folgender Weise:
Infolge der durch die Antriebsmaschine bewirkten Drehungen des Pumpenrades a saugen
die Schieber c und d, sobald sie unter der Führung g hervorkommen, -die Flüssigkeit
aus dem Raum 12. an und befördern sie unter Druck in den Raum i, aus dem sie auf
den bereits geschilderten Wegen zur Sekundärpumpe gelangt und an diese ihre Energie
abgibt. Bei der tiefsten Stellung des Pumpenzylinders e, in welche dieser durch
die Feder t gedrückt ,#cird, ergibt sich bei einer bestimmten Umdrehungszahl des
Pumpenrades a eine bestimmte Fördermenge, welche mit einem bestimmten Druck von
der Sekundärpumpe aufgenommen werden muß. Der Druck, unter welchem die Flüssigkeit
zwischen der Vorderseite des Schiebers c und dem Rade der Sekundärpumpe steht, herrscht
auch in dem Zylindern und auf der Unterseite des Kolbens m. Ist nun der Widerstand
der Sekundärpumpe zu groß, so daß sie die von der Primärpumpe geförderte Flüssigkeitsmenge
nicht voll aufnehmen kann, so steigt der Flüssigkeitsdruck und bewirkt sofort ein
Emporschieben des Kolbens in und damit des Pumpenzylinders e, wobei die Feder t
entsprechend zusammengedrückt wird, bis ihre Spannung dem Kolbendruck bei in gleich
ist. Durch (las Emporschieben des Pumpenzylinders e verringert sich jedoch der wirksame
Zylinderraum, so daß die Fördermenge ohne Änderung der Primärdrehzahl um etwa so
viel sinkt, als der Flüssigkeitsdruck gestiegen ist. Dieser Vorgang dauert so lange,
bis sich die Fördermenge der Aufnahmefi"ihigkeit der Sekundärpumpe angepaßt hat.
Wenn nun die zunehmende Sekundärdrehzahl allmählich wieder eine größere Fördermenge
erforderlich macht, sinkt der Leitungsdruck, der Kolben m wird entlastet, und unter
dem Druck der Feder t wird der Pumpenzylinder e wieder nach unten gedrückt. Treten
plötzliche Stöße auf oder ist die Belastung der Sekundärpumpe so groß, daß, wie
z. B. beim Ingangsetzen, der Druck ein übermäßig großer wird, so wird die Feder
t vollständig zusammengedrückt, der Zylinder e erreicht seine Höchststellung und
öffnet dabei den Ausgleich- oder Sicherheitskanal h, so daß das Wasser direkt zur
Sangseite überströmen kann.