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Flüssigkeitswechselgetriebe.
Hydraulische Getriebe sind bereits bekannt, bei welchen die Kraft von der Primärwelle auf die
Sekundärwelle durch eine einen Kreislauf ausführende Flüssigkeit übertragen wird. In derartigen Getrieben ist auf der Primärwelle ein Pumporgan vorgesehen, das eineFlüssigkeit von und zu einem auf der Sekundärwelle angebrachten Turbinenaggregat treibt. Sowohl das Pumporgan als auch das Turbinenorgan enthalten dabei eine Anzahl Schaufeln, die in gewissen Ausführungen innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind.
Durch derartige Vorrichtungen kann die Geschwindigkeit der Sekundärwelle im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Primärwelle verändert werden, u. zw. erfolgt diese Veränderung derart, dass die Sekundärwelle diejenige Geschwindigkeit erhält, die der von der Primärwelle gelieferten Leistung entspricht. Bei derartigen Getrieben, besonders für grössere Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit, entstehen verschiedene Nachteile auf Grund der Kavitation der Flüssigkeit. Diese Nachteile setzen den Wirkungsgrad des hydraulischen Getriebes herab und werden besonders bemerkbar, wenn die Flüssigkeitskanäle von der strömenden Flüssigkeit nicht ganz ausgefüllt sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf derartige hydraulische Getriebe und betrifft Vorkehrungen zur Behebung dieser Nachteile. Das Neue besteht darin, dass eine Drucksteigerungsdüse vorgesehen ist, deren Eintrittsseite mit einem Raum innerhalb des Getriebes verbunden ist, wo während des Betriebes
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seite der Drncksteigerungsdüse verbunden ist, zu dem Zwecke, im Inneren des Flüssigkeitsgetriebes, wo die Kavitationsverluste und darauf entstehenden Kavitationsschäden besonders auftreten, selbsttätig während des Betriebes einen solchen inneren Überdruck aufrechtzuerhalten, dass die Kavitationserscheinungen mit Sicherheit nicht auftreten können.
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist die Drucksteigerungsdüse zugleich als Strahlpumpe ausgebildet, die mit einem Speicherbehälter in Verbindung steht, aus dem durch die Wellendichtung des Betriebes verlorene Flüssigkeit durch Saugwirkung der Drucksteigerungsdüse ersetzt wird.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben, in welchen Fig. 1 einen Schnitt durch ein hydraulisches Getriebe nach der Erfindung und Fig. 2 eine Dichtung im grösseren Massstabe zeigt.
In der Figur bezeichnet 1 eine Primärwelle, die durch einen Flansch 2 mit beispielsweise einer in der Figur nicht dargestellten Motorwelle verbunden ist. Die Primärwelle ist bei. 3 und 4 durch Kugellager
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treiben die strömende Flüssigkeit in der von dem hineingezeichneten Pfeil angedeuteten Richtung. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit wird ausser von der Scheibe 7 von einem an den Schaufelenden vor-
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der Schaufeln 17 und 18 trägt. Die Turbine besitzt somit drei Schaufelkränze 15, ! 7 und. M, die mit der Turbinenscheibe 14 unter Vermittlung der Schaufeln 15 verbunden sind. Mit 19 und 20 sind zwei Schaufel-
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kränze bezeichnet, die mit dem Gehäuse 5 fest verbunden sind und somit nicht umlaufen.
Die Flüssigkeit strömt in der Richtung der Pfeile, wobei die letzteren in die verschiedenen Schaufelreihen hineingezeichnet sind, damit deutlicher hervorgehe, was Schaufeln und was von Schaufeln freie Zwischenräume sind. Die Flüssigkeit wird somit von den Pumpschaufeln 8 in einen Kreislauf versetzt, strömt von diesen Schaufeln durch die Turbinenschaufeln 17, wo ein Teil der Energie abgegeben wird. Von den Schaufeln 17 gelangt die Flüssigkeit in einen Kanal hinein, um zur stillstehenden Leitschaufel 29 abgelenkt zu werden. Von den Schaufeln 19 gelangt die Flüssigkeit in einen Kanal, der dieselbe zu einem zur Turbine gehörenden Sehaufelkranz 18 ablenkt.
Von den Turbinensehaufeln 18 strömt die Flüssigkeit direkt zu einem Kranz Leitschaufeln 20, um danach wieder in einen Turbinenschaufelkranz 15 zu strömen. Von den Schaufeln 15 wird die Flüssigkeit schliesslich in einem neuen Kanal abgelenkt, um von dort den Pumpschaufeln 8 zugeführt zu werden. Die Flüssigkeit bewegt sich somit in einem Kreislauf, der in dem unteren Teil der Fig. 1 durch den Pfeil 21 angedeutet ist. Zur besseren Ablenkung der Flüssigkeit ist im Kanal in der Nähe der Welle ein Schirm 22 vorgesehen, der mit der Turbinenscheibe zusammengebaut ist und deshalb mit dieser umläuft. Dieser Schirm nimmt auch den Axialschub auf und dient somit zum Ausgleich eines Teiles des von der Flüssigkeit auf der Turbinenseheibe 14 ausgeübten Axialsehubes.
Ausserdem können die Spalten zwischen den verschiedenen umlaufenden Teilen und zwischen diesen und den stillstehenden Teilen verschieden gross gemacht werden, beispielsweise wie beim Spalt 23, so dass geeignete Mengen der umgewälzten Flüssigkeit in die Spalten hinauslecken können und anderseits auf beispielsweise einer Turbinenscheibe oder Pumpseheibe dem auf diesen ausgeübten Axialsehub entgegenwirken können.
Das beschriebene hydraulische Getriebe kann zweckmässig zur Kraftübertragung zwischen zwei Wellen dienen, die somit mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen und wobei die Sekundärwelle mit der Geschwindigkeit umlaufen soll, die der jeweils von derselben zu liefernden Leistung entspricht.
Durch ein Zahnradgetriebe 25, das bekannter Art sein kann, kann die Kraft der Sekundärwelle auf eine angetriebene Welle 26 entweder direkt oder durch ein Übersetzungsgetriebe überführt werden, beispielsweise ein Wendegetriebe, falls die angetriebene Welle 26 rückwärts laufen soll. Zufolge des Widerstandes der angetriebenen Welle wird die Sekundärwelle mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen. Die Flüssigkeit wird in ihrem Kreislauf auch mit verschiedenen Geschwindigkeiten strömen, u. zw. teils in Abhängigkeit von der abzugebenden Leistung und teils in Abhängigkeit von den Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Wellen. Die Pumpe bewirkt somit eine Drucksteigerung, indem sie in den radial äusseren Teilen des Getriebes einen höheren Druck erzeugt als in den radial inneren Teilen.
Die in dem hydraulischen Getriebe verlorene Energie wird grösstenteils in Wärme übergehen und die Temperatur der Flüssigkeit erhöhen. Die Flüssigkeit muss somit gekühlt werden, was in einem in der Figur mit 27 bezeichneten Kühler erfolgt. In dem äusseren Teil des Getriebes, beispielsweise bei 28, beginnt ein Rohr 29, das das Getriebe mit dem Kühler 27 verbindet. In dem inneren Teil des Getriebes, beispielsweise bei 38, mündet ein Rohr 30, das den Kühler 27 mit den inneren Teilen des Getriebes verbindet. Da während des Betriebes der Druck im Getriebe bei 28 höher ist als bei 38, wird die Flüssigkeit von dem Raum 28 zum Kühler strömen, um dort gekühlt zu werden.
Die Flüssigkeit strömt weiter von dem Kühler 27 durch das Rohr 30 zum Raum 38 in den radial inneren Teilen des hydraulischen Getriebes.
In derselben Weise wird der Druck im Spalt 23 höher als im Raum 38, der mit den radial inneren Teilen des Getriebes in Verbindung steht. Zwischen diesen Räumen ist eine Drueksteigerungsdüse 32 vorgesehen, durch welche die Flüssigkeit in radialer Richtung strömt. Der Zulass 33 der Düse steht nämlich durch den Spalt 23 mit den radial äusseren Teilen 28 des Getriebes in Verbindung, während der Auslass 34 der Düse mit den Radial inneren Teilen 38 in Verbindung steht.
Die Düse ist als Strahlpumpe ausgebildet und ihr Zulass 35 für Saugflüssigkeit durch eine Leitung 36 mit einem höher als das Getriebe gelegenen "Speicher"behälter 37 verbunden, welcher zugleich als Ausdehnungsbehälter ausgebildet ist. Während des Betriebes wird die Strahlpumpe somit durch die Leitung 36 von dem Ausdehnungsbehälter 37 Flüssigkeit zu den radial inneren Teilen des Getriebes ansaugen. Die Strahlpumpe wird so viel Flüssigkeit ansaugen, dass die Kanäle des hydraulischen Getriebes gefüllt werden.
Zufolge des während des Betriebes stattfindenden Druekuntersehiedes zwischen den Räumen 28 und 38 ist indessen die Strahlpumpe bestrebt, unter Steigerung des Gesamtdruckes in dem Getriebe eine zusätzliche Flüssigkeitsmenge von dem Ausdehnungsbehälter 37 einzusaugen. Die Strahlpumpe bewirkt somit, dass der Druck an allen Stellen innerhalb des Getriebes gesteigert wird, jedoch derart, dass der Druck in den radial äusseren Teilen immer höher sein wird als der Druck in den radial inneren Teilen. Durch die Steigerung des Druckes im Getriebe ergeben sich mehrere Vorteile. Teils wird auf Grund des gesteigerten Druckes die Kavitation der Flüssigkeit herabgesetzt, teils wird in den zentral um die Wellendichtungen gelegenen Teilen des Getriebes der Druck so hoch gesteigert, dass er höher als der das Getriebe umgebende Druck wird.
Durch die Dichtungen kann somit keine Luft in das Getriebe einlecken ; falls ein Leck auftreten sollte, wird vielmehr Flüssigkeit von dem Getriebe auslecken, was vorteilhafter ist, weil eine Luftmenge in dem hydraulischen Getriebe den Wirkungsgrad desselben wesentlich verschlechtern würde. Der Wirkungsgrad wird somit gesteigert teils durch Verminderung des Vermögens der Flüssigkeit zur Kavitation und teils durch Verhinderung des Eintretens von Luft in das System. Wenn das System nicht ganz gefüllt ist, kann es auch durch Eingiessen von Flüssigkeit in den Ausdehnungsbehälter nachgefüllt werden. Flüssigkeit kann auch von dem Getriebe
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in den Ausdehnungsbehälter hinüberströmen, wenn die Druckverhältnisse eine Verminderung der Flüssig- keitsmenge innerhalb des Getriebes verursachen.
Fig. 2 zeigt eine der Wellendichtungen. Eine Seite eines gewellten Blechringes 39, der einen Balg um die Welle bildet, ist mit der einen Seite eines Weissmetallringes 40 verbunden. Die andere Seite des
Ringes 39 ist an einer Scheibe 41 festgelötet, die mittels Bolzen 42 mit dem Gehäuse 5 fest verbunden ist.
Der Ring 39 ist federnd, so dass er axial zusammengedrückt und ausgedehnt werden kann. Zwischen der
Scheibe 41 und dem Ring 40 ist eine Feder 43 eingesetzt, damit der Ring 40 mit einem genügenden Druck gegen den auf der Welle sitzenden umlaufenden Dichtungsring 44 drücke. Dieser Ring 40 ist auf der Welle abnehmbar angebracht und kann gehärtet sein, auch falls die Welle aus weichem Baustoff bestehen sollte. Die Schmierung erfolgt mit Hilfe einer angedeuteten Schmiernute 45.
Die oben beschriebene Dichtung ergibt mehrere Vorteile. Sie ist an dem kleinsten Durchmesser um die Welle angebracht und befindet sich daher in einem Teil des Getriebes, wo der niedrigste Druck herrscht, was der vornehmste Vorteil ist. Ferner können kleine axiale Verschiebungen der Welle auf
Grund der federnden Eigenschaften des Balgs 39 und der Feder 43 erlaubt werden.
Da die Dichtung als ein Axiallager geringen Druckes wirkt, wird die Abnutzung unbedeutend sein.
Der Balg ist aus Metall hergestellt, beispielsweise Bronze oder einer andern Kupferlegierung, und man kann deshalb in dem Getriebe Flüssigkeiten verwenden, die das Metall nicht angreifen. Dies ist ein entschiedener Vorteil, denn in einer nachgiebigen Dichtung der bisher gebräuchlichen Art, in welcher die Nachgiebigkeit durch Gummiringe od. dgl. erhalten wird, ist es praktisch unmöglich, eine andere Flüssigkeit als Wasser zu verwenden. In der neuen Dichtung kann man Öl oder Petroleum unbedenklich verwenden.
Abänderungen der hier beschriebenen Ausführungsform können im Rahmen der Erfindung gedacht werden. Die Erfindung ist beispielsweise nicht auf die gezeigte Lage der Strahlpumpe beschränkt oder auf diejenigen Teile in den radial äusseren oder inneren Teilen des hydraulischen Getriebes, mit welchen der Einlass bzw. der Auslass der Strahlpumpe verbunden ist. Auch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Lage oder Ausführung des Ausdehnungsbehälters beschränkt. Ferner kann das hydraulische Getriebe für Kraftübertragung für viele Zwecke verwendet werden, beispielsweise für Kraftwagen usw.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Getriebe die Strahlpumpe eine mit einem Speicherbehälter in Verbindung stehende Düse hat, deren Austrittsseite mit einem Raum niederen Flüssigkeitsdruekes und deren Eintrittsseite mit einem Raum höheren Flüssigkeitsdruckes verbunden ist.