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Einrichtung zur Übertragung von Verstellbewegungen. Bei Flüssigkeitsübertragungen,
besonders solchem mit kompressiblen Flüssigkeiten, besteht die Schwierigkeit, daß
infolge der Kompression der Flüssigkeiten der Empfänger nicht unmittelbar dem Geber
folgt, so daß einem bestimmten Antriebsweg des Gebers, beispielsweise bei einem
Schiff, dessen Ruderlegung durch eine Luftübertragung erfolgen soll, der Weg des
Ruders nicht der Verstellung des Steuerrades entspricht. Die Verhältnisse sollen
zunächst an den Abb. i und 2 -erläutert werden. In Abb. i bedeutet i i das Steuerrad,
beispielsweise für den Ruderantrieb des Schiffes, das den Kolben 12 einer Kraftübertragung
verstellt. Vorn Zylinder 13 gehen die Kraftleitungen 14, 15 aus, die auf den Empfängerkolben
16 des Zylinders 17
wirken, der seinerseits auf eine beliebig3 Telemotoreinrichtung
zur Verstellung des Schiffsruders wirkt. Wird nun durch das Handrad i i der Kolben
12 verstellt, so zeigt Abb.2 in Abhängigkeit vom Handradwega den Kolbenweg Linie
b. Da hier eine Zahnstangenübertragung angenommen ist, ist der Kolbenweg b proportional
dem Handradweg:a. Da andererseits dieser Veränderlich= keit des Kolbenweges die
Druckkurve c @entspricht, so ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Kolben 16 dem
Kolben 12 im Anfange der Bewegung nur langsam folgt, weil die Druckkurve zunächst
langsam ansteigt und erst gegen Ende des Hubes des Kolbens 12 schneller.
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Die Erfindung hat nun eine Anordnung zum Gegenstand, um diesen Nachteil
zu beseitigen. Der Erfindung gemäß werden zwischen Geber 'und Empfänger Mittel eingeschaltet,
um den Einfluß der Elastizität der kompressblen Flüssigkeit auf die Zwangläufigkeit
der Übertragung ganz oder nahezu auszugleichen. Die bekannten Verstel:einrich:ungen
leiden unter dem Nachteil, daß inkompressible Flüssigkeit, wie Wasser, Öl, verwendet
werden. muß, um genaue Üb.r°instimmung zwischen Gebervorrichtung und Empfangsvorrichtung
zu erreichen. Die Flüssigkeitsverluste durch Undichtigkeit usw. müssen ersetzt werden.
Andererseits bedarf @es besonderer Einrichtungen, um Stöße auf das Getriebe zu vermeiden.
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Benutzt man zur Übertragung von Verstellbewegungen Kolbenmaschinen
und kompressible Flüssigkeit, wobei die Bewegungen symmetrisch nach beiden Seiten
einer Mittellage erfolgen, so soll der Erfindung gemäß der Einfluß der Kompressibilität
der kompressiblen Flüssigkeit ,auf die Zwangläufigkeit der Übertragung zwischen
Geber und Empfänger ganz oder nahezu ausgeglichen werden. Es ist also durch die
neue Einrichtung gemäß der Erfindung möglich, jedes kompressible Medium, im besonderen
Luft, zu verwenden, ohne daß die Nachteile der übertragungseinrichtungen mit inkompressibler
Flüss.'gkeit zu befürchten wären.
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Die Aufgabe, die mittels der erfindungsgemäßen Mittel zu lösen ist,
ergibt sich durch die Betrachtung an Hand der Abb.3. Gelingt es beispielsweise durch
die Einrichtung gemäß der Erfindung die @ Druckkurve d (Abb. 3) proportional dem
Handradweg a zu gestalten, so entspricht nunmehr bei dieser Übertragung, die mit
abgeschlossener Flüssigkeitsmenge ;arbeitet, eine Charakteristik e des Volumens
der Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Handradweg. Da bei dieser Charakteristik des
Volumens der Druck proportional dem 'Handradweg ansteigt, folgt auch der Kolben
16 diesem Druck proportional, falls der Widerstand des Kolbens proportional mit
dem Wege zunimmt.
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Um nun die Charakteristik e oder eine
andere erwünschte
Charakteristik zu erzeugen, kann man in den Geber oder in den Empfänger oder in
beide zwischen' der übertragung vorzugsweise veränderliche Widerstandselemente einschalten,
so daß man die Vorgänge je nach Wunsch beherrscht.
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Die Erfindung ist anwendbar sowohl für Kraftübertragungseinrichtungen,
bei denen also die Energie von einer Kommandostelle aus nach einer Arbeitsstelle
geleitet wird, als auch für Anzeigevorrichtungen, bei denen bestimmte Arbeitsvorgänge
unverzerrt an einer Empfangsstelle odex Kommandostelle -wiedergegeben werden sollen.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abb. q: bis
5 dargestellt.
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Bei der Anordnung nach Abb. 4 ist zwischen den Antrieb des Geberkolbens
r--, bestehend aus der Schnecke 2o und dem Schnekkenrad 21, und den Kolben
ein Schubkurbelgetriebe geschaltet, bestehend aus der Kurbel 22 mit dem Kurbelzapfen
23, der Kulisse 25 und Kulissenstein 2.4.
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Die vom Kolben 12 komprimierte Luft oder ein Gas wird über die Kraftleitungen
14 und 15 dem Zylinder 17 zugeführt, in dem sich der Kolben 16 bewegt, der vorzugsweise
von wesentlich kleinerem Durchmesser als Kolben 12 ausgeführt wird.
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Wird der Kolben 12 über das Schubkurbelgetriebe angetrieben, so legt
der Kolben in Abhängigkeit von dem Weg des Antriebsrades von der Nullage aus zunächst
große, dann kleinere Wege zurück, die durch die Kurve/ in Abb.3 veranschaulicht
sind.
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Das Volumen verringert sich umgekehrt proportional dem Wege, so daß
sich eine Volumenkurve g ergibt, die dem Charakter der Kurvee ähnlich ist, die jedoch
noch von :dieser um das Maß abweicht, das dem sich verändernden Volumen des Zylinders
17 entspricht.
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Da die Anordnung so gewählt werden soll, daß der Kolben 16 proportionale
Wege mit dem Handrad a zurücklegt, so läßt sich seine Volumenkurve in Abhängigkeit
vom Wege des Antriebes durch die Gerade k darstellen. Die beiden Volumina addiert
(Kurve g und h), ergeben die Kurve e, die nunmehr in Abhängigkeit von dem Handradweg
a die dem Handradweg proportionale Druckkurved liefert.
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Diese Bewegung .des Kolbens 16 wird erzwungen, wenn man seinen Widerstand
derart bestimmt, daß er tatsächlich Wege proportional dein auf ihn wirkenden Druck
zurücklegt. Dies ist dann der Fall, wenn der Kolben gegen die Wirkung einer Feder
3o arbeitet, die im Vergleich zu den Reibungswiderständen des Kolbens groß ist und
die derart bemessen ist, daß sie unter dem Einfluß der Drucke d bei Bewegung des
Handrades Wege der Geraden h entsprechend zurücklegt.
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Die Anwendung "der Erfindung ist nicht auf die beschriebene Abhängigkeit
zwischen Geber und Empfänger beschränkt; es können auch beliebig andere Abhängigkeiten
eingestellt werden. Auch kann das Getriebe veränderlicher Übersetzung, das hier
am Geber gezeigt ist, beim Empfänger angeordnet werden, indem man. beispielsweise
hinter den Kolben 16 und die von diesem verstellte Einrichtung ein geeignetes Getriebe
einschaltet. Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, d,aß das -\Viderstandselement,
wie in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Feder, in den Empfänger eingeschaltet
wird; das Widerstandselement kann auch in den Geber oder in beide eingeschaltet
werden. Es ist auch nicht eine dem Weg proportionale Widerstandskraft erforderlich;
die Abhängigkeit kann auch eine andere sein, was im besonderen dann der Fall ist,
wenn die Charakteristik des Getriebes im wesentlichen durch das Widerstandselement
geliefert werden soll. Man kann dann beispielsweise die Feder so dimensionieren,
daß die von ihr ausgeübte Kraft in einer bestimmten, von der Proportionalität abweichenden
Abhängigkeit vom Federweg steht. Man kann Federn verschiedener Konstanten aneinandersetzen,
wie Federn verschiedenen Materials, verschiedener Gestaltung oder Abmessung ; auch
können an Stelle der Federn andere elastische oder unelastische Widerstandselemente
treten; so können auch Kapillaritätskräfte, wie bei Dämpferkolben, nutzbar gemacht
werden.
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Das Getriebe für kompressible Flüssigkeiten gemäß der Erfindung muß
nicht notwendig von mechanischen Einrichtungen aus verstellt werden oder solche
bedienen, es kann auch als Glied an das eine oder andere Ende einer Übertragung
mit inkompressiblen Flüssigkeiten geschaltet werden oder auch als Zwischenglied
in eine solche Übertragung, da.ß beispielsweise bei der Ruderlegung ein hydraulisches
oder Ölgetriebe zwischen Kolben 12 und das Steuerrad geschaltet wird oder ein hydraulisches
Getriebe an das Ende der L bertragung mit kompressibler Flüssigkeit. -Eine einfache
Anordnung dieser Art ergibt sich, wenn man den Geberkolben oder den Empfängerkolben
oder beide als Flüssigkeitssäule ausführt. In diesem Fall ergibt sich beispielsweise
eine außerordentlich- einfache und betriebssichere Einrichtung für Ruderlageanzeig
er.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf bestimmte Verwendungszwecke
beschränkt; sie ist .auch in allen Fällen brauchbar, bei denen es sich bei Kraftübertragungen
mit kompressiblen
Flüssigkeiten darum handelt, eine bestimmt charakterisierte
Abhängigkeit zwischen Geber und Empfänger zu erzeugen.
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Die Einrichtung gemäß'der Erfindung wirkt bei einer Verstellung des
Handrades schnell und sicher. Fehler durch Flüssigkeitsverluste können nicht auftreten,
da die übertragungsstrecken, Röhren, Leitungen und Empfängerkolben nur ein geringes
Volumen im Vergleich zum Kolbenvolumen bedeuten. Andererseits ist es aber auch immer
möglich; von der Nullage ausgehend, den Druck von Null aus anwachsen zu lassen und
in der Nullage des Gebers oder des Empfängers oder beider einen völligen Druckausgleich,
beispielsweise durch Anschluß an die Außen= Luft, herzustellen oder durch Verbindung
der beiden Kolbenseiten mittels des Umführungskanals.
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In der Abb.5 ist ein Geber veranschaulicht, der für einen Ruderlageanzeiger
Verwendung finden kann, der z. B. bei einem um 18o° umschlagenden Ruder anzeigt,
ob das'Ruder sich in der Lage für Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt befindet. Der
Kolben 31 wird durch den Schwinghebel 32 verstellt, der seinerseits durch die Kurvenscheibe
33 gesteuert wird, deren Achse 34. von der Ruderachse aus mittelbar oder unmittelbar
angetrieben wird. Der Zapfen 35 dient zur Geradführung des Kolbens, die Feder 36
zum Anpressen der Rolle 37 an die Kurvenscheibe.
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In der gezeichneten Stellung des Kolbens befindet sich beispielsweise
das Ruder in der Lage für Vorwärtsfahrt. Schlägt das Ruder um, so bewegt sich z.
B. die Kurvenscheibe derart, daß der Kolben nach links bewegt und Kompression des
Kraftmittels herbeigeführt wird. Ein Umlaufkanal 38 dient in den bezeichneten Beispielen
wie auch in anderen Fällen dazu, den Druck im Zylinder in der Nullage auszugleichen.
Die Kraftleitung 39 des Kolbens kann nun auf irgendeine auf Luftdruck wirkende Anzeigevorrichtung
wirken.
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Sehr betriebssicher und übersichtlich gestalten sich solche Anzeigevorrichtungen,
bei denen der Flüssigkeitsdruck auf eine Flüssigkeitssäule in kommunizierenden Röhren
wirkt, beispielsweise wie bei einer Anzeigevorrichtung für die Ruderlage von Schiffen,
solchen, bei denen die Schenkel in Richtung der Schiffslängsachse vorzugsweise dicht
hintereina nderlieg en.