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Flüssigkeitsgetriebe.
Es sind Flüssigkeitsgetriebe nach dem Strömungsprinzip bekannt, d. h. solche, die durch Zusammenbau von Pumpenrädern, Leitapparaten und Turbinenrädern in geeigneter Reihenfolge bei möglichst schonender Wasserführung (Ringkanal) eine bestimmte Drehzahlübersetzung ergeben. Ein solches Getriebe gestattet wohl eine ziemlich weitgehende Abweichung von der Konstruktionsübersetzung, jedoch sinkt dabei der Wirkungsgrad mit Entfernung von diesem Konstruktionswert verhältnismässig rasch, da die Beschauflung für andere Betriebszustände nicht mehr passt und starke stoss-und Wirbelungsverluste auftreten.
Eine bessere Anpassung solcher Getriebe an verschiedene Betriebsverhältnisse bei möglichst guten Wirkungsgraden wurde bisher durch Anordnung mehrerer Kreisläufe, axiale Verschiebung von Schaufelkränze in verschiedene Betriebsstellungen, Anordnung drehbarer Leitschaufeln sowie Aufteilung einzelner Räder in einzelne zu-und abschaltbare Teilkränze angestrebt. Leitapparate in den
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baren starren Kupplung zwischen treibendem und getriebenem Teil wird manchmal vorgesehen. Der- artige regelbare Getriebe haben sich bisher nicht einführen können. Die Gründe dafür sind ihre Kom- pliziertheit, ihr hohes Gewicht, ihr beträchtlicher Preis, die grossen Abmessungen und erhöhte Verluste gegenüber dem einfachen, nicht regelbaren Flüssigkeitsgetriebe.
Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass in einem Flüssigkeitsgetriebe nach dem Strömungsprinzip ganz verschiedene Betriebszustände (verschiedene Übersetzungen und Drehrichtungen) bei hohem Wirkungsgrad in nur einem Kreislauf dadurch erreicht werden können, dass die einzelnen Schaufelräder je als Ganzes in verschiedenen Schaltungen unter sich und mit dem treibenden oder mit dem getriebenen Teil sowie mit der festen Umgebung verbunden oder frei sieh selbst Überlassen werden. Es entsteht gleichsam durch jede Schaltung ein neues Getriebe, dessen günstigster Wirkunggrad jedesmal bei einem andern Übersetzungswert liegt.
Durch eine zweckmässige Anordnung und Gestaltung der Schauflungen lässt es sich erreichen, dass das Getriebe mit dem dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechenden günstigsten Wirkungsgrad arbeitet.
Bei der praktischen Ausführung eines solchen Getriebes wird man vielfach nicht alle möglichen Schaltungen vorsehen, sondern nur die in dem betreffenden Einzelfall erwünschten. Es muss also ein sehaltbares Rad in der Ausführung nicht unbedingt mit jedem andern Rad und mit dem treibenden und dem getriebenen Teil und der festen Umgebung gekuppelt werden können.
In der Fig. 1 ist schematisch ein einfaches Beispiel eines derartigen schaltbaren Getriebes dargestellt. Es wurde die bekannte Ringkanalausführung zugrunde gelegt. 1, 2 und 3 sind Schaufelräder, 4 ist die treibende, 5 die getriebene Welle, 6 bis 13 sind Kupplungen oder Bremsen. Durch die Bremsen oder Kupplungen 1, 10 können die Schaufelräder mit der festen Umgebung verbunden werden (z. B. mit einem feststehenden Gehäuse). Zunächst wurde angenommen, dass die Verbindungen 6,9 und 13 durch entsprechende Schaltung von Kupplungen und Bremsen hergestellt seien. Dann ist 1 als Pumpe, 2 als Leitapparat und 3 als Turbine zu bezeichnen.
Der Leitapparat ist in dem Beispiel als Umkehrleitapparat gedacht, so dass der Drehsinn von. 3 entgegengesetzt dem von 1 ist. Dann ergibt die Einschaltung von 6, 9 und 13 ein Getriebe mit Drehrichtungsumkehr und einer bestimmten Übersetzung, die durch eine entsprechend Formgebung der Schaufelräder bedingt ist. Die erwähnte und einige weitere Schaltmiigliehkeiten sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
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Eingeschaltete Kupplung Ergebnis : bzw. angezogene Bremsen :
6.9, 13 Übersetzungsgetriebe mit Drehriehtungsumkehr wie oben beschrieben
6,10, 11 Übersetzungsgetriebe mit gleicher Drehrichtung des treibenden und getriebenen Teiles
7,9, 12 Getriebe mit anderer Übersetzung
6,8, 11 Flüssigkeitskupplung (Übersetzung ungefähr 1 : 1)
6,9, 12 Flüssigkeitskupplung mit anderer Leistungsaufnahme
7,10, 11 Flüssigkeitsbremse für den getriebenen Teil 7, 10,12 Flüssigkeitsbremse für den treibenden Teil
6, 8,9 Starre mechanische Kupplung zwischen treibender und getriebener
Welle (1 : 1).
Für viele praktische Fälle würden die angeführten Schaltungen oder auch nur ein Teil davon ausreichen. Noch viel grösser wird die Zahl der möglichen Schaltungen, wenn ein Getriebe mit mehr
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ist es besonders zweckmässig, wenn die aufeinanderfolgenden Räder abwechselnd mit dem treibenden und getriebenen Teil verbunden sind. Dadurch erfolgt ein besonders inniges Ineinandergreifen und damit eine gute Kupplungswirkung.
Zur Durchführung der notwendigen Schaltungen dienen Kupplungen und Bremsen bekannter Ausführungen, die, soweit erforderlich, im Betrieb schaltbar sein müssen.
In manchen Fällen erweist es sieh aus Gründen besseren Wirkungsgrades oder zur Verlegung eines Betriebspunktes als zweckmässig, wenn eine oder mehrere der Schaltungen nicht durch einfache Kupplung, sondern unter Zwischenschaltung eines Vorgeleges durchgeführt werden. Es wäre beispielsweise denkbar, dass bei der Schaltung 6,8, 11 die Verbindung der Räder 1 und'j nicht direkt. sondern über ein Vorgelege (beispielsweise Zahnräder) erfolgt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Auch eine Dreh-
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Zwischenzahnrad.
In vielen Fällen ist es erwünscht, dass das an die getriebene Welle abgegebene Drehmoment während des Schaltens nicht auf Null absinkt, wie dies beispielsweise beim Schalten von Zahnräderstufengetrieben der Fall ist. Durch eine geeignete Aufeinanderfolge der Kupplung-, Brems-und Lösungsvorgänge ist es vielfach zu erreichen, dass der treibende Teile stets mit mindestens einem leistungsabgebenden und der getriebene Teil stets mit mindestens einem leistungsaufnehmenden Schaufelrad verbunden ist. Dadurch wird die sonst beim Schalten auftretende unangenehme Verzögerung der getriebenen Welle vermieden oder mindestens verringert und ein sehr weiches, stossfreies Schalten ermöglicht.
Da ein nach der Erfindung ausgebildetes Getriebe in jedem Augenblick (auch unter voller Last und bei Höchstdrehzahl) umgesteuert werden kann, ist ein sehr wirksames Bremsen und schnelle Um-
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weitere Art der Bremsung der getriebenen Welle ist dadurch möglieh, dass das Getriebe als Flüssigkeitsbremse benutzt wird. Zu diesem Zweck wird die Antriebsmaschine stillgesetzt oder die treibende Welle abgekuppelt, während eines oder mehrere der nicht nach der getriebenen Welle geschalteten Schaufelräder mit der festen Umgebung verbunden werden. Durch sinngemässes Vertauschen der Schaltungen
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Wirbelung in der Arbeitsflüssigkeit.
Die Verlustleistung des Getriebes, die als Wärme in die Arbeitsflüssigkeit geht, muss abgeführt werden. Man wird in manchen Fällen damit auskommen, dass das Gehäuse selbst bei Anordnung einer Verrippung und einer entsprechenden Ventilation in ausreichendem Mass als Kühler wirkt. Hiebei kann das etwa umlaufende Getriebegehäuse selbst als Ventilator ausgebildet sein. Genügt dies nicht, so muss die Betriebsflüssigkeit durch eine besondere Kühlvorrichtung geführt werden. Dazu wird man im allgemeinen einen ununterbrochenen Umlauf der Betriebsflüssigkeit zwischen Getriebe und Kühler vorsehen, der in bekannter Weise erzeugt wird.
Zur Vermeidung von Hohlraum-und Dampfbildung ist es manchmal erwünscht, den ganzen Flüssigkeitskreislauf und alle Leitungen unter einen höheren Druck zu setzen. Dies geschieht in bekannter Weise durch Anordnung eines Hochbehälters oder einer Pumpe.
Die von früheren Flüssigkeitsgetrieben her bekannten Massnahmen, die ein Füllen und Leeren des Flüssigkeitskreislaufs im Betrieb gestatten, sind natürlich auch bei dem vorliegenden Getriebe möglich.
Neben einer Benutzung zur weiteren Regelung (ein Verfahren, das hier nur selten angewendet werden wird) ist die Möglichkeit eines einfachen Füllens und Leerens, das gegebenenfalls zwangsläufig zugleich mit dem Schalten vorgenommen werden kann, aus Betriebsgründen in vielen Fällen sehr erwünscht.
Als Betriebsflüssigkeit kommt grundsätzlich jeder Stoff in flüssiger Form in Frage.
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Die Eigenschaften des beschriebenen Getriebes machen es für zahlreiche Zwecke verwendbar, beispielsweise für Fahrzeuge, Werkzeugmaschinen oder andere Arbeitsmasehinen u. dgl. Es kann auch zusammen mit anderen vor-oder nachgeschalteten Getrieben verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsgetriebe mit mehreren Schaufelrädern, dadurch gekennzeichnet, dass einigen oder allen Schaufelrädern Kupplungen und Bremsen so zugeordnet sind, dass diese Schaufelräder sowohl einzeln als auch zusammen mit andern Schaufelrädern entweder mit dem treibenden oder mit dem getriebenen Teil oder mit feststehenden Teilen oder auch mit mehreren dieser Teile zugleich gekuppelt und schliesslich auch lose sich selbst überlassen werden können, zum Zweck, den Schaufelrädern wahl- weise die Funktion eines Turbinenrades, eines Leitrades oder eines Pumpenrades zuweisen zu können.