DE1483403B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Druckmittelimpulsen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von DruckmittelimpulsenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckmittelimpulsen,
wobei ein Impulsgenerator die Druckimpulse an eine Druckmittelleitung liefert.
Es sind Anordnungen bekannt, bei denen ein Flüssigkeitsgenerator
mit einer Flüssigkeitsleitung verbunden ist, um an diese Flüssigkeitsdruckimpulse abzugeben.
Bei solchen Anordnungen gibt es keine geeignete Möglichkeit, die Amplitude der Druckimpulse
in der Leitung zu ändern. Umfaßt der Flüssigkeits- to impulsgenerator ζ. B. einen oder mehrere Kolben, die
in den Zylindern hin- und hergehen, so muß der Hub des oder jedes Kolbens geändert werden, um eine
Änderung der Impulsamplitude zu bewirken. Dies ist im allgemeinen schwierig, besonders bei rotierenden
Flüssigkeitsimpulsgeneratoren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Druckmittelimpulse mit der Möglichkeit zu erzeugen, die
Impulsamplitude schnell und auf einfache Weise zu ändern. Demgemäß ist die Erfindung dadurch ge- ao
kennzeichnet, daß die relative Arbeitsphase zweier Impulsgeneratoren derart geregelt wird, daß verschieden
große Impulsamplituden in der genannten Leitung erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitsimpulsen ist durch zwei Impulsgeneratoren
gekennzeichnet, die mit einer gemeinsamen Leitung in Verbindung stehen, sowie durch eine Verstellvorrichtung,
um die Arbeitsphase des zweiten Impulsgenerators relativ zum ersten Generator zu
ändern, wodurch die resultierende Impulsamplitude in der genannten Flüssigkeitsleitung zwischen einem
maximalen und einem minimalen Wert regelbar ist.
Die resultierende Impulsamplitude ist ein Maximum, wenn die beiden Impulsgeneratoren in Phase
miteinander arbeiten, während dann, wenn die Impulsgeneratoren mit entgegengesetzter Phase arbeiten,
die resultierende Impulsamplitude ein Minimum und im wesentlichen gleich Null ist.
Vorzugsweise umfassen der erste und der zweite Impulsgenerator ein erstes und ein zweites Statoraggregat,
von denen jedes Räume enthält, die mit der genannten gemeinsamen Druckmittelleitung kommunizieren,
und ferner ein Rotoraggregat, das beiden Statoraggregaten gemeinsam ist und bei relativer Drehung
zu diesen in den genannten Räumen der entsprechenden Statoraggregate Flüssigkeitsimpulse erzeugt.
Die Vorrichtung zum Ändern der relativen Arbeitsphase der Flüssigkeitsimpulsgeneratoren umfaßt eine
Verstellvorrichtung zum Ändern der Winkelstellung des zweiten Statoraggregates relativ zu dem ersten
Statoraggregat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein auf die genannte resultierende
Impulsamplitude ansprechender Regler mit der genannten gemeinsamen Druckmittelleitung verbunden,
der die Verstellvorrichtung zum Ändern der relativen Arbeitsphase der beiden Impulsgeneratoren steuert,
derart, daß, wenn die genannte Impulsamplitude von einem gewünschten Wert abweicht, die erwähnte
Phasenverstellvorrichtung derart betätigt wird, daß sie die genannte Impulsamplitude wieder auf den gewünschten
Wert zurückführt.
Jeder Impulsgenerator umfaßt in an sich bekannter Weise einen Zylinderblock, der eine gemeinsame
Druckmittelleitung und eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden, mit der genannten Leitung kommunizierenden
Zylindern, ferner ein äußeres gleichachsig angeordnetes Nockenglied aufweist, das mit radial in
den betreffenden Zylindern beweglichen Kolbengliedern zusammenwirkt, sowie eine Antriebsvorrichtung,
welche eine Relativdrehung zwischen dem Nockenglied und dem Zylinderblock hervorruft, wodurch
Flüssigkeitsdruckimpulse in der genannten gemeinsamen Flüssigkeitsleitung mit im wesentlichen ungleichmäßigem
Flüssigkeitsstrom erzeugt werden.
Vorzugsweise sind die Anordnung und Gestaltung des genannten Nockengliedes derart, daß die Bewegungen
der genannten Kolbenglieder in ihren zugeordneten Zylindern in Phase miteinander sind. Demgemäß
kann das Nockenglied mit einer Anzahl von Nocken oder Vorsprüngen versehen sein, deren Anzahl
gleich derjenigen der Zylinder in dem Zylinderblock ist.
Vorzugsweise ist des weiteren die Anordnung durch geeignete Formgebung der Nockenglieder derart
getroffen, daß die Bewegung der Kolbenglieder in ihren zugehörigen Zylindern eine einfache harmonische
Bewegung ist, so daß die resultierenden Druckflüssigkeitsschwingungen sinusförmig sind.
Vorzugsweise sind die genannten Kolbenglieder kugelförmig ausgebildet und geeignet, auf der Oberfläche
des Nockengliedes bei relativer Drehung des letzteren und des Zylinderblockes zu rollen.
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist das Nockenglied zwecks relativer
Drehung zum Zylinderblock auf Lagern montiert, wobei Schmierkanäle vorgesehen sind, um einen
Leckstrom von Flüssigkeit über die genannten Kolbenglieder zu den Lagern zu leiten und diese zu
schmieren.
Die Erfindung sei im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Impulsgenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß Linie 2-2 der Fig. 1,
F i g. 3 einen Regelkreis in einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung und
F i g. 4 eine graphische Darstellung des Impulssignals der Vorrichtung gemäß Fig. 3.
Der Axialschnitt von F i g. 1 zeigt lediglich eine Hälfte der Vorrichtung, wobei die Achse X-X eine
Symmetrieachse ist.
Der Impulsgenerator hat ein zentrales stationäres rohrförmiges Glied 10, in welchem eine sich axial erstreckende
Druckmittelleitung 11 gebildet ist. Die Leitung hat ein geschlossenes Ende 12, in dessen Bereich
ein erstes sowie ein zweites, axial im Abstand angeordnetes Statoraggregat 13 bzw. 14 angeordnet
ist. Die Statoraggregate 13 und 14 sind Teile eines ersten und zweiten Impulsgenerators, wobei diese allgemein
mit A und B in F i g. 1 bezeichnet sind.
Das erste und zweite Statoraggregat 13, 14 ist jeweils mit einer Mehrzahl (im Ausführungsbeispiel mit
sechs sich radial erstreckenden Zylindern 15, 16 versehen. Die radial inneren Enden eines jeden Zylinders
15, 16 kommunizieren mit der axialen Leitung 11 durch zugeordnete Bohrungen 17,18 in dem rohrförmigen
Glied 10. Kugelförmige (oder entsprechend ähnlich gestaltete) Kolbenglieder 19, 20 sind in jedem
der zugeordneten Zylinder 15,16 vorgesehen.
Ein gemeinsames Rotoraggregat 22 ist um das erste und das zweite Statoraggregat 15, 16 angeordnet und
zur relativen Drehung dazu auf Rollenlagern 23, 24 gelagert, die auf dem rohrförmigen Glied 10 und dem
zweiten Statoraggregat 14 angeordnet sind. Erste und zweite Nockenbahnen 25, 26 sind an der inneren
Oberfläche des Rotoraggregates 22 vorgesehen und in ständigem Kontakt mit den kugelförmigen Kolbengliedern
19, 20. Jede der Nockenbahnen 25, 26 ist mit einer Mehrzahl (im dargestellten Beispiel mit
sechs), in gleichmäßigen Winkeln zueinander versetzten Nocken 27 (F i g. 2) versehen. Das erste Statoraggregat
13 ist relativ zu dem zentralen rohrförmigen Glied 10 fest angeordnet. Das zweite Statoraggregat
ist indessen mit Winkelbeweglichkeit auf dem rohrförmigen Glied 10 gelagert, d. h., es kann relativ
zu dem ersten Statoraggregat im Winkel bewegt werden. Die Winkelbewegung des zweiten Statoraggregates
14 wird durch eine Schnecke 28 erhalten, die mit einem Schneckenrad 29 im Eingriff steht.
Das Schneckenrad 29 ist im Getriebeeingriff mit einem Ringkörper 30, der auf dem rohrförmigen
Glied 10 drehbar montiert ist. Der Ringkörper 30 ist seinerseits auf einer rohrförmigen Verlängerung 31
des zweiten Statoraggregates 14 aufgekeilt. Das zweite Statoraggregat 14 und der Ringkörper 30 sind gegenüber
dem Schmierkanal 34 mittels Dichtringe 32 abgedichtet.
Die Statoraggregate 13, 14 sind von dem Rotoraggregat 22 durch Schmierkanäle 33 getrennt. Des
weiteren kommuniziert ein ringförmiger Kanal 34 zwischen dem zentralen rohrförmigen Glied 10 und
der rohrförmigen Verlängerung 31 mit dem Rollenlager 24 über Schmierkanäle 35. Es ist ohne weiteres
ersichtlich, daß der Leckflüssigkeitsstrom an den kugelförmigen Kolbengliedern 19, 20 vorbei aus den
betreffenden Zylindern 15, 16 durch die Schmierkanäle 33, 35 geleitet wird, um die Lager 23, 24 und
den ringförmigen Raum 34 zu schmieren.
Die Wirkungsweise des Impulsgenerators ist aus der Zeichnung erkennbar. Das Rotoraggregat 22 wird
z. B. durch eine (nicht dargestellte) Dieselmaschine mittels Mitnehmerkeilen 22' in Drehrichtung angetrieben.
Die Leitung 11 und die Zylinder 15, 16 sind mit einem hydraulischen Mittel unter Druck gefüllt.
Bei relativer Drehung zum ersten und zweiten Statoraggregat 13, 14 verursachen die erste und zweite
Nockenbahn eine hin- und hergehende Bewegung der kugelförmigen Kolbenglieder 19, 20 in ihren zugeordneten
Zylindern 15,16 mittels der Nocken 27, die in den zugeordneten Nockenbahnen 25, 26 vorgesehen
sind. Druckimpulse werden dadurch in dem hydraulischen Medium in der Leitung 11 erzeugt,
wobei diese Impulse durch das Druckmittel bei ungleichmäßiger Druckmittelströmung übertragen werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel vollführt jedes kugelförmige Kolbenglied 19, 20 sechs vollständige
Hin- und Herbewegungen pro Umdrehung des Rotoraggregates 22. Da in jedem Statoraggregat sechs
Zylinder vorhanden sind, werden die Schwingungen der sechs Kolbenglieder 19, 20 in jedem der Generatoren
,4, B in Phase miteinander sein, so daß die Kolbenglieder eine resultierende Abgabeleistung
eines jeden Generators A, B von sechs Impulsen pro Umdrehung liefern.
Wie ohne weiteres ersichtlich, werden die Impulse, die von den Generatoren^, B erzeugt werden, in
Phase sein, wenn die Zylinder 15 des Generators des ersten Statoraggregates 13 in der Winkelstellung genau
mit den Zylindern 16 des zweiten Statoraggregates 14 übereinstimmen. Unter dieser Voraussetzung
werden die resultierenden Druckimpulse in der gemeinsamen Leitung 11 eine maximale Amplitude
haben. Wenn indessen die relative Winkelstellung des ersten und zweiten Statoraggregates derart ist, daß
die abgegebenen Impulse der beiden Impulsgeneratoren A und B sich in Gegenphase befinden, wird die
resultierende Impulsamplitude in der gemeinsamen Leitung 11 ein Minimum sein. Die Minimumimpulsamplitude
wird hierbei im wesentlichen gleich Null betragen.
Die Formgebung eines jeden Nockens 27 in den Nockenbahnen 25, 26 ist derart, daß bei gleichmäßiger
Drehung des Rotoraggregates 22 die Kolbenglieder 19, 20 einfache harmonische Bewegungen in
ihren zugeordneten Zylindern 15, 16 ausführen. Die resultierenden Druckmittelschwingungen (F i g. 4) in
der Flüssigkeitsleitung 11 sind infolgedessen sinusförmig.
Die resultierende Amplitude in der Leitung 11 kann auf einen beliebigen Wert zwischen dem Maximum-
und dem Minimumwert geregelt werden, und zwar unter Verwendung der Schnecke 28 durch Verstellung
der Winkelstellung des zweiten Statoraggregates 14 relativ zum ersten Statoraggregat 13.
Wenn auch die dargestellte Vorrichtung ein stationäres zentrales rohrförmiges Glied 10 aufweist, kann
der Flüssigkeitsdruckerzeuger gemäß der Erfindung auch alternativ ein rotierendes rohrförmiges Glied 10
haben; in diesem Fall würden die Funktionen der Statoraggregate 13, 14 und des Rotoraggregates 22
umgekehrt sein. Bei einer solchen Anordnung wäre es notwendig, die Flüssigkeitsdruckimpulse von dem
rohrförmigen Glied 10 zu ihrem Verwendungspunkt mittels eines Drehventils oder eines sonstigen geeigneten
Steuerorgans weiterzuleiten.
F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform des Regelkreises
für einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsimpulsgenerator. Ein Regelhebel 41 ist mit der Schnecke 28
der Vorrichtung verbunden. Die Winkelstellung des Steuerhebels 41 steuert die relativen Winkelstellungen
des ersten und zweiten Statoraggregates 13, 14 zueinander und demgemäß die resultierende Druckmittelimpulsamplitude
in der zentralen Druckmittelleitung 11.
Die zentrale Leitung 11 kommuniziert mit einer Auslaßleitung 42, beispielsweise mittels Kanälen 43
im zentralen rohrförmigen Glied 10 (F i g. 2). Die Auslaßleitung 42 erstreckt sich bis zu einem (nicht
gezeigten) Gebrauchspunkt, der ein Flüssigkeitsimpulstransformator (transducer) sein kann, der geeignet
ist, die Impulsenergie in mechanische Energie umzuwandeln. Ein solcher Transformator kann rotierender
Art sein (z. B. ein Motor) oder hin- und hergehender Art, z. B. ein Bohrhammer.
Die Auslaßleitung 42 kommuniziert mit einem ersten Rückschlagventil 44 mittels einer Zweigleitung
45. Das Ventil 44 ist seinerseits mit einem Druckmittelbehälter 46 durch eine Leitung 47 verbunden,
die eine variable Drosselstelle 48 enthält. Stromaufwärts der Drosselstelle 48 kommuniziert die Leitung
47 mit einem Kolben 50, welcher die Winkelstellung des Regelhebels 41 steuert und welcher den Hebel 41
mittels einer Feder 50 ar in Richtung einer maximalen
Impulsamplitude zu verstellen sucht.
Die Auslaßleitung 42 kommuniziert des weiteren mit einer ein zweites Rückschlagventil 52 enthaltenden
Zweigleitung 51. Eine Nachfüllpumpe 53 ist mit
Claims (10)
1. Verfahren zur Erzeugung von Druckmittelimpulsen, bei dem ein Impulsgenerator Druckimpulse
an eine Druckmittelleitung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die relative
Arbeitsphase zweier Impulsgeneratoren (A, B) derart geregelt wird, daß verschieden große Impulsamplituden
in der gemeinsamen Druckmittelleitung (11) erzeugt werden.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei
Flüssigkeitsimpulsgeneratoren (A, B), die mit einer gemeinsamen Leitung (11) in Verbindung
stehen, und eine Verstellvorrichtung (28, 29), durch welche die Arbeitsphase des zweiten Impulsgenerators
(B) relativ zum ersten Generator (A) veränderbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flüssigkeitsimpulsgeneratoren
(A, B) jeweils ein Statoraggregat (13, 14) umfassen, die jeweils Räume (15, 16) umfassen,
die in an sich bekannter Weise mit der gemeinsamen Druckmittelleitung (11) in Verbindung
stehen, und ein Rotorgenerator (22), das den beiden Statoraggregaten (13, 14) gemeinsam
ist und bei relativer Drehung zu diesen in den genannten Räumen (15, 16) der betreffenden Statoraggregate
(13,14) Druckmittelimpulse erzeugt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerorgan, z. B.
ein Rückschlagventil (44), das auf die resultierende Impulsamplitude anspricht, mit der gemeinsamen
Leitung (11) verbunden ist und die Regelvorrichtung (41, 50) zur Änderung der relativen
Arbeitsphase der Impulsgeneratoren (A, B) steuert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (41)
federnd (50 a) in die Stellung einer maximalen resultierenden Amplitude gedrückt ist und daß
das auf einen Maximaldruck eingestellte Steuerorgan (44) in der Leitung (11, 42) die Regelvor-
richtung (41) in die Stellung einer Minimumamplitude bewegt, wenn der maximale Druck
einen vorbestimmten Wert überschreitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Druckmittelleitung
(11, 42) in an sich bekannter Weise mit einer Nachfüllpumpe (53) über ein Ventil (52)
verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flüssigkeitsimpulsgenerator
(A, B) in an sich bekannter Weise einen Zylinderblock (13, 14) mit einer gemeinsamen
Flüssigkeitsleitung (11) und einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden Zylindern (15, 16), die
mit der genannten Leitung (11) kommunizieren, und ein äußeres gleichachsig angeordnetes Nokkenglied
(25, 26), das mit in den betreffenden Zylindern (15, 16) radial beweglichen Kolbengliedern
(19, 20) zusammenwirkt, umfaßt, wobei das Nockenglied (25, 26) und der Zylinderblock
(13, 14) relativ zueinander drehbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung und die Gestaltung des Nockengliedes (25, 26) derart ist, daß die Bewegung der Kolbenglieder (19, 20) in ihren
zugehörigen Zylindern (15, 16) in Phase miteinander sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Nockenglied (25, 26) mit
einer Anzahl von Nocken oder Vorsprüngen (27) versehen ist, deren Anzahl der Anzahl der Zylinder
(15, 16) im Zylinderblock (13, 14) entspricht.
to
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gestaltung der Nockenglieder (25, 26) derart ist, daß die Bewegung
der Kolbenglieder (19, 20) in ihren zugehörigen Zylindern (15, 16) eine einfache harmo-
is nische Bewegung ist, so daß die resultierenden
Druckflüssigkeitsschwingungen sinusartig sind.
11. Vorrichtung nach Anpruch7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenglieder (19,
20) kugelförmig sind, im Gleitsitz in den betreffenden Zylindern (15, 16) eingebaut sind und auf
der Oberfläche der Nockenglieder (25, 26) bei relativer Drehung der letzteren und des Zylinderblocks
(13, 14) abrollen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
909 543/29
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