DE668354C - Fluessigkeitsstroemungsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die weitere Ausbildung eines Flüssigkeitsströmungsgetriebes mit Pumpe, Turbine und zwischen Pumpeneintritt und Turbinenaustritt angeordnetem Leitrad, wobei die Schaufeln zwecks selbsttätiger Veränderung der Ein- und Austrktswinkel zur Anpassung an wechselnde Belastung aus auf ihrer ganzen Länge biegsamen Lamellen gebildet werden. Es sind bereits Flüssigkeitsgetriebe mit biegsamen Lamellenschaufeln und selbsttätiger Einstellung des Schaufelwinkels bei wechselndem Flüssigkeitsdruck bekannt. Dabei werden der Ein- und Austrittswinkel der in einem

»5 unter Feder spannung gehaltenen Ring angeordneten Schaufeln durch Flüssigkeitsdruck verändert. Diese bekannten Einrichtungen sind nach Art der Föttingergetriebe ausgebildet und enthalten lediglich eine Pumpe und eine Turbine, jedoch keinen mit Beschaufelung versehenen, zwischen Pumpe und Turbine eingeschalteten Leitkranz.' Diese bekannten Getriebe weisen den Nachteil auf, daß sie nur einen Betrieb mit genau bestimmtem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Turbine und Pumpe, d. h. einen hydraulisch gekuppelten Gang zulassen, während bei jeder Änderung der Übersetzung zwischen Turbine und Pumpe der Wirkungsgrad sehr rasch abnimmt.

Weiterhin ist es auch noch bei Flüssigkeitsströmungsgetrieben mit Pumpen, Turbinen und einem zwischen Pumpenaustritt und Turbineneintritt angeordneten Leitrad bekannt,- die Schaufeln des Leitrades biegsam auszubilden und den Austrittswinkel von Hand zum Zweck der Drehrichtungsumkehr zu verändern.

. Es ist auch bei Flüssigkeitsströmungsgetrieben mit Turbine, Pumpe und einem zwischen Pumpeneintritt und Turbinenaustritt angeordneten Leitrad bereits eine selbsttätige Änderung des Schaufelwinkels der Leiträder bei wechselnder Belastung des Getriebes vorgeschlagen worden. Bei dieser An-Ordnung sind jedoch lediglich die Leitradschaufeln verstellbar, wobei die Einstellung dieser Schaufeln nur durch Anlenkung auf dem Leitrade erfolgt", während die Schaufeln selbst starr ausgebildet sind.

Aber auch diese letztgenannte Anordnung bietet gewisse Nachteile, denn bei' Änderungen der Geschwindigkeit von Turbine und Pumpe ändern sich in jedem Augenblick die Ein- und Austrittswinkel der Flüssigkeit in den Schaufeln aller Organe des Systems, d. h. sowohl in den Schaufeln der Pumpe wie der Turbine und des Leitrades. Um also in jedem Augenblick den günstigsten Wirkungsgrad zu erzielen, müssen Ein- und Austrittswinkel der Schaufeln dieser drei Organe grundsätzlich selbsttätig entsprechend den Geschwindigkeiten der Pumpe und der Turbine einstellbar sein. Diese gleichzeitige

richtige Einstellung aller Winkel hat aber nur theoretische Bedeutung; denn es ist leicht einzusehen, daß man zur Aufrechterhaltung eines annehmbaren Wirkungsgrades nicht unbedingt alle Winkel ändern muß. Nimmt man nämlich an, daß die Eintritts- und Austrittswinkel der Turbinenschaufeln fest bleiben, so wird man trotzdem mit gutem Nutzeffekt arbeiten können,

i. w/enn der Austritts winkel aus der Pumpe sich entsprechend ändert, da die Größe dieses Winkels die Richtung der Einströmung der Flüssigkeit in die Turbine bestimmt;

2. wenn der Eintrittswinkel in die Leitradschaufeln sich entsprechend ändert (wobei die Größe dieses Winkels in jedem Augenblick durch die Richtung der Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus der Turbine bestimmt wird);

3. wenn der Eintrittswinkel der Pumpensohaufeln sich abhängig von der Richtung der Eiintrittsgeschwindigkeit des Fluidums in die Pumpe ändert.

Nach der Erfindung wird die Veränderlichkeit der Ein- und Austrittswinkel der auf ihrer ganzen. Länge elastisch biegsamen Leitrad- und Pumpenschaufeln bei wechselnder Belastung nun dadurch ermöglicht, daß sich einerseits das eine Leitradschaufelende in an sich bekannter Weise in einem unter Federspannung gehaltenen Ring durch Flüssigkeitsdruck, andrerseits das eine Pumpenschaufelende in einem durch Fliehgewichte entgegen Federspannung gesteuerten Ring in tangentialer Richtung verschieben kann, während die andern Schaufelenden der Leitrad- und Pumpenschaufeln unverschiebbar, aber drehbar am Zapfen in ihren Radkörpern angeordnet sind.

Durch die biegsame Ausbildung der Pumpen- und Turbinenschaufeln sowie die selbsttätige Einstellbarkeit dieser beiden Schaufelsysteme unter dem Einfluß wechselnder Belastung wird eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Strömungsgetriebe im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen erzielt, bei denen lediglich die Leitradschaufeln verstellbar sind.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den folgenden Zeichnungen dargestellt.

Fig. ι ist ein Längsschnitt einer Form der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt nach H-II der Fig. ι mit den Leitrad- und Turbinenschaufeln, Fig. 3 ein Teilschnitt nach IH-III der Fig. 1 mit den Pumpenschaufeln und ihren Antriebsansätzen.

Fig. 4 zeigt im Teilschnitt eine abweichende Form der Leitradschaufeln.

Fig. 5 ist eine schaubildlidhe Einzeldarstellung in größerem Maßstab einer Form der Turbinenschaufeln im Schnitt nach einer Mittelebene zur Verdeutlichung des Querschnitts.

Fig. 6 zeigt im Längsschnitt in größerem Maßstab eine abweichende Anbringung der biegsamen Pumpen- und Leitradschaufeln. Fig. 7 ist ein Profil entsprechend Fig. 6. Nach Fig. 1 besitzt die hydraulische Vorrichtung eine Pumpe 1, die an einer auf die treibende Welle 3 aufgekeilten Platte 2 festsitzt. Gleichachsig mit der Pumpe ist eine Turbine 4 von halbtorischer Form angeordnet, deren Schaufeln S am Ausgang der Schaufeln 6 der Pumpe ι liegen, wobei der Ausgang der Schaufeln S den gleichen Abstand von der Drehachse hat wie ihr Eingang. Die Turbine 4 ist mittels einer an ihrem Kranz befestigten, auf der Platte 2 durch ein Kugellager 9 zentrierten Nabe 8 auf eine Welle 7 aufgekeilt. Ein Leitrad 10 von gleicher Innenform wie die Pumpe sitzt auf einer Muffe 11, die bei dem dargestellten Beispiel mit dem Gehäuse 12 der ganzen Vorrichtung fest vereinigt ist. Das Leitrad 10 befindet sich zwisehen dem Ausgang der Turbinenschaufeln 5 und dem Eingang der Pumpenschaufeln 6. Die Turbinenwelle 7, die normalerweise mit der getriebenen Welle 26 im Vorwärtsgang gekuppelt ist, kann in an sich bekannter Weise durch ein Zahnradvorgelege von dieser Getriebewelle 26 entkuppelt oder mit ihr gekuppelt werden. Dabei ist femer dieses Zahnradvorgelege vorzugsweise mit einem ebenfalls an .sich bekannten System von Umlaufrädern versehen. Durch Festbremsen oder Kuppeln des Umlaufräderträgers mit der getriebenen Welle kann die treibende und getriebene Welle entweder in entgegengesetztem oder in gleichem Sinne umlaufen. Diese Um- 1°° schaltvorrichtung ist ebenfalls an sich bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.

Die elastischen Pumpenschaufeln 6 (vgl. Fig. 3) und die elastischen Leitradschaufeln 54 *°5 (Fig. 2) sind in gleichartiger Weise angebracht. Das Außenende jeder Schaufel sitzt auf einer an dem Gehäuse des betreffenden Organs befestigten Achse 55, während das andere Ende auf einer Achse 56 angeordnet ist, die an einem Kranz oder Ring befestigt ist, der in bezug auf das Gehäuse oder den Körper des betreffenden Organs beweglich ist und in einer Hohlkehle dieses Gehäuses liegt. Der bewegliche Ring 57 des Leitrades ist mit dem Leitradkörper durch Federn 58 verbunden, welche derart angeordnet sind, daß die Deformierung der Schaufeln unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes entgegen der Federspannung erfolgt. Der an dem Pumpengehäuse ι angeordnete bewegliche Ring 59 ist mit dem Ende von zur Umlaufachse exzen-

trierten Fliehgewichten 60 verbunden, die um Achsen 61 drehbar sind (vgl. Fig. 3). Diese Fliehgewichte sind derart angeordnet, daß sie sich entgegen der Spannung von Federn 62 verschieben können, die andrerseits mit festen, auf dem Pumpengehäuse 1 angeordneten Achsen 63 verbunden sind; die Bewegung der Fliehgewichte erfolgt in der Weise, daß sie eine entsprechende Verlagerung des bewegliehen Ringes 59 hervorruft, wodurch eine Deformierung der Schaufeln 6 erfolgt, die ersichtlich von der Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe abhängt.

Jede Schaufel der Pumpe und des Leitrades besteht aus einer biegsamen Lamelle (z. B. aus Federstahl), deren Enden so umgebogen sind, daß dadurch die Ösen gebildet werden, mittels derer die Schaufeln auf den Achsen sitzen. Diese Ösen werden zweckmäßig mit dem Schaufelkörper vernietet oder verschweißt, damit sie sich unter dem Flüssigkeitsdruck nicht öffnen können. Eins der umgebogenen Enden könnte auch über die ganze Länge der Schaufel herüberreichen, um deren Festigkeit zu erhöhen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sitzen die biegsamen Leitradschaufeln 54 in der beschriebenen Weise auf den am Radkörper befestigten Achsen 55 und besitzen am anderen Ende einen offenen Haken 65, der normalerweise hinter einen am beweglichen Ring 57 angebrachten Zapfen 56 faßt, wenn die Flüssigkeit auf die Schaufel wirkt.

Wenn die Vorrichtung als hydraulische Kupplung arbeitet, d. h. wenn die Pumpe und die Turbine mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen, so löst sich die Schaufel von dem Zapfen 56 ab und gelangt in die bei 54^a gezeigte Stellung im Strom der im Innern der Vorrichtung umlaufenden Flüssigkeit.

Fig. 5 zeigt schaubildlieh eine Turbinenschaufel 5 mit einem Teil 66, der nach dem Einsetzen der Schaufel in das Turbinengehäuse den torischen Innenteil der Turbine bildet. Dieser Teil 66 schließt an einer Seitenfläche an eine schräge Fläche 6j an, die die eigentliche Turbinenschaufel darstellt und deren äußerer Rand die Form der Innenseite des Turbinengehäuses annimmt. Diese Fläche 67 dient auch dazu, die Schaufel an dem Gehäuse, beispielsweise durch elektrische Schweißung, zu befestigen. Auf der andern Seitenfläche geht der Teil 66 in eine Wand

• 68 über, die ebenso geneigt ist wie die Fläche 67 und zum Versteifen der Schaufel dient.

Bei der Ausführungsform der biegsamen Pumpen- und Leitradschaufeln nach Fig. 6 und 7 wird nur. eine Schaufel beschrieben, da die Pumpen- und die Leitradschaufeln einander gleichen. Jede Schaufel besitzt einen eigentlichen Schaufelkörper 70. An jedem Ende befinden sich seitliche Ansätze 71, welche in V-förmige Ausnehmungen 72 des Gehäuses und des beweglichen Ringes 59 bzw. des entsprechenden Organs eingreifen. ^e5 Wenn sich die Schaufeln unter dem Flüssigkeitsdruck deformieren, so versetzen sie den beweglichen Ring des Leitrades in Drehung. Umgekehrt bewirkt der bewegliche Ring der Pumpe, wenn er durch die Fliehkraft, die auf die Ansätze wirkt, bewegt wird, die Deformierung der Schaufeln, wie oben dargelegt und auf Fig. 7 gezeigt wurde. Die Schaufeln sind in derselben Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform an"-geordnet. Bei Verwendung derartiger Schaufeln fallen die Reibungsverluste an den zylindrischen Teilen fort, welche zur Befestigung der Schaufeln an den Achsen dienten. Außerdem kann infolge der verringerten Dicke der Schaufeln deren Anzahl ohne Verkleinerung des Gesamtflüssigkeitsdurchtrittsquerschnitts erhöht und infolgedessen eine bessere Führung, eine bessere Richtung der Flüssigkeitsstränge und. ein besserer Wirkungsgrad er- zielt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsströmungsgetriebe mit Pumpe, Turbine und zwischen Pumpeneintritt und Turbinenaustritt angeordnetem Leitrad, wobei die Schaufeln zwecks selbsttätiger Veränderung der Ein- und Austrittswinkel zur Anpassung an wechselnde Belastung aus auf ihrer ganzen Länge biegsamen Lamellen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Austrittswinkel der Leitrad- und Pumpenschaufeln (54, 6) verändert werden, indem sich einerseits das eine Leitradschaufelende (56) in an sich bekannter Weise in einem unter Federspannung (58) gehaltenen Ring (57) durch Flüssigkeitsdruck, andrerseits das eine Pumpenschauf el ende (56) in einem durch Fliehgewichte *°5 (60) entgegen Federspannung (62) gesteuerten Ring (59) in tangentialer Richtung verschieben kann, während die andern Schaufelenden (55) der Leitrad-und Pumpenschaufeln unverschiebbar, aber drehbar um Zapfen (55) in ihren Radkörpern (1, 10) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Ring (59) der Pumpe (1) an deren Eingang und derjenige (57) des Leitrades (10) an dessen Ausgang angeordnet ist, so daß die größten-Winkelverstellungen an diesen Stellen erfolgen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Schaufeln (6 bzw. 54) der Pumpe (1)

bzw. des Leitrades (io) je aus einem biegsamen Stalhlblatt bestehen, dessen rohrförmig umgebogene und über einen abgerundeten Teil in die flache Schaufel übergehende Enden auf in den beweglichen Kränzen (59, 57) und dem Gehäuse der Pumpe (1) und des Leitrades (10) befestigten Achsen (56, 55) drehbar angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede biegsame Schaufel (70) an den Enden zwei über die Schaufelbreite hinausgehende seitliche Fortsätze (71) besitzt, die in entsprechende Ausnehmungen (72) des Gehäuses und des beweglichen Kranzes (59 bzw. 57) des betreffenden Organs (Pumpe oder Leitkranz) eingreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen