DE238804C - Flüssigkeitsgetriebe zur Arbeitsübertragung zwischen benachbarten Wellen mittels treibender und getriebener Turbinenräder. - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die wiederholt gemachten Versuche, mittels umlaufender Getriebe eine hydraulische Arbeitsübertragung zu erhalten, liefen meist darauf hinaus, eine Zentrifugalpumpe und eine Turbine so miteinander zu verbinden, daß das Wasser in das Pumpenrad eintritt bzw. eingesaugt, wird, in diesem Geschwindigkeitsenergie empfängt, hierauf in das Turbinenrad überströmt, an dieses die Energie zum Teil

ίο abgibt und schließlich abgeleitet wird. In andern Fällen.sind Pumpen und Turbine durch längere Rohrleitungen, welche die Flüssigkeit hin und zurück führen, miteinander verbunden. Eine derartige Anordnung läßt einen einigermaßen zufriedenstellenden Nutzeffekt nicht erzielen, weil sich erhebliche Arbeitsverluste, namentlich als Reibungsverlust in den Rohren und als Austrittsverlust, nicht verhüten lassen. Anderseits ist vorgeschlagen worden, eine Arbeitsflüssigkeit in einem geschlossenen Raum mittels den treibenden Teil darstellender Flügel so zu bewegen, daß sie auf den getriebenen Teil durch Stoß wirkt. Da Flügel die Flüssigkeit nur verdrängen, ihr aber nicht eine genau bestimmte Richtung in der Bewegung zu geben vermögen, wird ein großer Teil der Arbeit durch Wirbelbildung verbraucht.

Gemäß der Erfindung wird eine günstige Arbeitsubertragung dadurch erhalten, daß die Arbeitsflüssigkeit ständig in einem enggeschlossenen Kreislauf umläuft, daß dieser Kreislauf lediglich durch den treibenden und den getriebenen Teil gebildet wird, und daß hierbei das Turbinenprinzip, d. h. die allmähliche Ablenkung der Wasserstrahlen durch sanft gekrümmte Bahnen, angewendet wird, so daß Stoßwirkungen möglichst vermieden werden und nur ein stetiger Druck auf die Schaufeln wirkt. Die Flüssigkeit läuft demnach ständig in einem geschlossenen Wirbelring um, wobei sie aus dem treibenden Teil unmittelbar in den getriebenen Teil übertritt und nach Durchströmen des letzteren ebenfals unmittelbar wieder in ersteren zurückgelangt, auf ihrem Wege ständig im treibenden Teil Energie empfangend und diese auf den getriebenen Teil übertragend. Bei dieser Anordnung werden infolge der ununterbrochenen Führung der Arbeitsflüssigkeit in genau bestimmten Bahnen nicht allein Wirbel ausgeschlossen, sondern die Schaufelii geben, abgesehen von ihren sonstigen auf die Kraftübertragung bezüglichen Aufgaben, der Flüssigkeit bei ihrem Austritt aus dem einen Teil eine geeignete Richtung, so daß die Beaufschlagung des andern Teils in günstiger Weise erfolgt, wobei die Austrittsgeschwindigkeit gleichzeitig für diesen Übertritt nutzbar gemacht wird. Wegen dieser besonderen Wirkungen sind Verluste, soweit möglich, verhütet. Diese Anordnung gestattet ferner, die durch den treibenden Teil auf die Flüssigkeit übertragene Geschwindigkeitsenergie ohne die bei gewöhnlichen Turbinenpumpen angestrebte und notwendige

(2. Auflage, ausgegeben am 2g. Oktober

Zwischenyerwandlung in Flüssigkeitspressung im getriebenen Teil nutzbar zu machen, weil längere Verbindungsleitungen nicht vorhanden sind, in welchen die Geschwindigkeitsenergie durch Reibung verloren gehen könnte.

Das neue Flüssigkeitsgetriebe hat ferner den Vorteil, daß man mit der Leistung der Turbinenpumpe von der Saugfähigkeit unabhängig wird, weil die Geschwindigkeit, mit der die

ίο Flüssigkeit in die Schleuderpumpe eintritt, in weiten Grenzen wählbar ist. . In diesem Falle kann die zulässige Eintrittsgeschwindigkeit wesentlich höher als die von gewöhnlichen Pumpen sein, so daß die Eintrittsöffnung der Pumpe erheblich kleineren Querschnitt sowie die Pumpe geringere Abmessungen erhalten darf und höhere Umlaufzahlen erreichbar sind. Auch die Haltbarkeit der Anlage wird durch das neue Getriebe sehr günstig beeinflußt, weil nirgends Unterdruck auftritt, der zur Entbindung von Sauerstoff und zu Anfressungen des Metalls Veranlassung gibt.

Auf der Zeichnung ist das Wesen dieser Arbeitsübertragung schematisch dargestellt, außerdem sind zwei Ausführungsformen der zur Ausführung dienenden Vorrichtung im Schnitt veranschaulicht.

Die Vorrichtung besteht aus einem treibenden oder Primärteile I, der mit einer geeigneten Kraftmaschine auf beliebige Weise in Verbindung steht, und einem getriebenen oder Sekundärteile II, von dem die übertragene Kraft an beliebige Einrichtungen weitergegeben wird.

Die primäre und sekundäre Welle können dabei eine beliebige Lage zueinander haben, sich unter beliebigen Winkeln schneiden oder parallel liegen. Der wichtigste Fall ist jedoch die gleichachsige Lage, wenn die sekundäre Welle die Verlängerung der primären bildet. Man kann alsdann die Flüssigkeitsströmung so wählen, daß dieselbe einen um die gemeinsame Achse gelegten, ganz oder teilweise geschlossenen Wirbelring, ähnlich einem Rauchring (Fig. 1 und 2), bildet, mit dem Unterschiede jedoch, daß hier die Bewegung des einzelnen Flüssigkeitsteilchens nicht in einer die Achse schneidenden Ebene, sondern durch die Drehung der Turbinenräder schraubenartig auseinandergezogen erfolgt (Fig. 3). Bei dieser Art der Strömung sollen demnach die Seitenwände der Turbinenräder durch ihre Zusammensetzung einen Höhlring beliebigen Querschnitts bilden. Wie Fig. 4 zeigt, können auch mehrere derartige Stromkreise in beliebiger Anordnung vorgesehen sein.

Sowohl Teil I als II können nach Art der außen oder innen beaufschlagten Radialturbinen, Achsial- oder Kegelturbinen, Überdruck-, Grenz- oder Druckturbinen oder beliebiger Vereinigungen dieser Turbinengattungen, ganz oder teilweise beaufschlagt, ein- oder mehrstufig, mit Achsialschubentlastung usw. ausgeführt werden. In der Zeichnung sind nur zwei Beispiele aus der großen, möglichen Anzahl herausgegriffen. Die eingezeichneten Pfeile geben die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit an.

Fig. 5 und 6 zeigen im Schnitt zwei Ausführungsformen eines solchen Getriebes in schematischer Darstellung. Die Flüssigkeit tritt mit großer Geschwindigkeit aus Teil I in Teil II über und nach Abgabe des größten Teils ihrer Energie an diesen mit geringer Geschwindigkeit zurück nach Teil I, um hier von neuem beschleunigt und gegebenenfalls unter Druck gesetzt zu werden. Die Kanäle und Schaufeln in diesen beiden Rädern sind in der Weise ausgeführt gedacht, daß die Wasserstrahlen allmählich abgelenkt werden und beim Übertritt von dem einen in das andere stets eine geeignete Richtung besitzen, um stoßfreien Eintritt in das nächstfolgende Rad zu ermöglichen. Die Ausführung des Getriebes kann in vielfacher Weise abgeändert werden. In den gezeichneten Beispielen setzt sich die Vorrichtung nur aus den beiden Turbinenrädern zusammen, letztere können aber beispielsweise in einem Gehäuse eingeschlossen oder an den Spalten durch geeignete Vorrichtungen abgedichtet sein.

Durch geeignete Wahl der Abmessungen und der Bauart der Primär- und Sekundärteile hat man es in der Hand, zwischen den Umlaufzahlen ein gewisses Übersetzungsverhältnis herzustellen; die Schaufeln in den unmittelbar kraftübertragenden Maschinenteilen können verstellbar sein.

Die vorliegende Erfindung ergibt daher nicht nur eine außerordentlich große Ersparnis an Räum, Gewicht und Herstellungskosten, sie ermöglicht auch durch die gedrängte Anordnung den weiteren Ausbau des Flüssigkeitsgetriebes zu einem beliebig umsteuerbaren Wendegetriebe und gibt wesentlich gesteigerte Wirkungsgrade. Denn mit dem Fortfall der. umfangreichen Zu- und Ablauf krümmer und der Rohrleitungen entfallen auch alle Verluste, welche in diesen Teilen durch Reibung, Stöße, Wir bei bildung und durch nicht ausgenutzte Pressungs- oder Geschwindigkeitsenergie (sogenannte Austrittsverluste) sonst entstehen. Die letzteren Verluste lassen sich überhaupt nur bei einem engen Kreislauf, wie im vorliegenden Falle, vollständig vermeiden. Durch den Wegfall der erwähnten Leitungen usw. wird es erst ermöglicht, die hinter einem der Turbinenräder vorhandene Geschwindigkeitsenergie unmittelbar, d. h. ohne vorherige Umwandlung in Druck, im darauffolgenden Rade

voll auszunutzen, weshalb die bei einer mehrmaligen Umwandlung der Energie von Geschwindigkeit in Pressung und von Pressung in Geschwindigkeit entstehenden Verluste gleichfalls vermieden sind.

An Stelle der Überwindung des räumlichen Abstandes durch Saugekrümmer, Rohre, Spiralgehäuse tritt hier die neuartige besondere Führung der Flüssigkeit und die besondere ίο Gestaltung und eigentümliche Aneinanderreihung der Turbinenräder selbst, in denen nicht die Absolutgeschwindigkeiten reibungerzeugend wirken, sondern nur die viel kleineren Relativgeschwindigkeiten.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Flüssigkeitsgetriebe zur Arbeitsübertragung zwischen benachbarten Wellen mittels treibender und getriebener Turbinenräder, in denen die Arbeitsflüssigkeit aus ein oder mehreren treibenden in ein oder mehrere daran anschließende getriebene Räder geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kreislauf strömende Arbeitsmittel jeweils aus einem getriebenen Rade unmittelbar wieder in das eng dahinter anschließende treibende Rad zurücktritt, mithin nur durch unmittelbar kraftübertragende Maschinenteile geführt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.