AT143184B

AT143184B - Verfahren und Einrichtung zur hydrodynamischen Energiespeicherung und Druckerzeugung.

Info

Publication number: AT143184B
Authority: AT
Inventors: Hermann Dr Ing Foettinger
Original assignee: Hermann Dr Ing Foettinger
Priority date: 1933-07-07
Filing date: 1934-07-06
Publication date: 1935-10-25

Description

Verfahren und Einrichtung zur hydrodynamischen Energiespeicherung und Druckerzeugung.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine Reihe von Massnahmen, die an sich und einzeln seit langem für andere, stets aber nur untergeordnete Zwecke bekannt und je für sich mit dem Vorurteil der
Minderwertigkeit behaftet waren, derart umzugestalten, wissenschaftlich zu verbessern, aufeinander abzustimmen und ineinandergreifen zu lassen, dass mit überraschend einfachen, ja vermeintlich primitiven Mitteln ein neues hochwertiges Energiespeicherverfahren für Kleinkraftzwecke erzielt wird, das besonders die Aufgabe löst, aus kleinsten Antriebsmaschinen vorübergehend die vielfache Leistung herauszuholen, und daher hohe wirtschaftliche Bedeutung besitzt.

Die Erfindung beruht auf der. Erkenntnis, dass es möglich ist, bei höheren Drehzahlen (etwa 2000-4000) mit Radien von 20 bis 30 cm Umfangsgeschwindigkeit von 60 bis 100 mlsek. und demzufolge Druckhöhe von der Grössenordnung 18-50 Atm. bei hohem Wirkungsgrad und kleinsten Liefermengeu durch rotierende Tanks zu erzielen, die, zu Energieakkumulatoren umgestaltet, nur mit einem Bruchteil der angegebenen Drucke beansprucht und praktisch ohne Leerlaufverbrauch sind.

Die Aufgabenstellung der Erfindung betrifft ein besonderes Verfahren zur hydrodynamischen Energiespeicherung und darauffolgenden Druckerzeugung im Arbeitsraum von Maschinen, Vorrichtungen. oder Getrieben. Von den bekannten Flüssigkeitsgetrieben unterscheidet sie sich wesentlich durch die Speicherungsmöglichkeit, wobei dem Speicher vorübergehend ein Vielfaches der Leistung des Antriebsmotors entnommen werden kann. Vor anderweitigen Einrichtungen, z. B. mit rotierenden Trommeln oder mit Schleuderpumpen und Windkesseln, besteht der Vorzug, dass der Leerlaufverbrauch hier praktisch Null ist und dass mit kleinsten Antriebsmotoren und überraschend gedrungenen Einrichtungen kurzzeitig beliebig grosse Druck-oder Zugkräfte an beliebiger Stelle für beliebige Zwecke arbeitsleistend bereitgestellt werden.

Das Verfahren besteht darin, Flüssigkeiten fortlaufend oder absatzweise durch geeignete Förderoder Pumpeinrichtungen einem schnellrotierenden, unter Atmosphären-oder erhöhtem Druck stehenden Speichertank zuzuführen, dort in Form eines relativ ruhenden oder dem Tank voraneilenden Ringes zu speichern und darauf durch vorzugsweise bewegliche Entnahmevorrichtungen zur Druckerzeugung in den Arbeitsraum geeigneter Vorrichtungen, Getriebe oder Maschinen zu leiten, worauf das Spiel
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Aufgabe erfolgt nach den Regeln der Turbinenlehre durch geeignete Formgebung rotierender und ge- gebenenfalls fester Kanalteile, Laufkanäle, Leitschaufeln u. dgl., vorzugsweise von Laufkanälen von kleinerem Radius als der Speicher.

Nur in Ausnahmefällen, wenn der 50% ige Energieverlust keine Rolle spielt, wird man mit einfachen Radialrippen oder radialen oder rückwärts gekrümmten Kanälen von grösserem Radius oder gar mit gewöhnlicher Reibungswirkung vorliebnehmen.

Eine wesentliche Verbesserung des Verfahrens besteht ferner darin, dass die kinetische Energie der Speicherflüssigkeit möglichst sofort nach dem Eintritt in die Entnahmevorrichtung, am günstigsten in ihr selbst, durch Diffusoren in Druck umgesetzt wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad abermals gesteigert.

Ein weiterer Teil des Verfahrens besteht darin, dass die eingangs genannten, in Hochdruckpumpe bei Nullförderung auftretenden erheblichen Leerlaufverluste ausgeschaltet werden, indem die Entnahme- vorrichtung während der Pausen der Entnahme widerstandsfrei gemacht wird, z. B. durch glatte Wände abgedeckt oder aus dem rotierenden Flüssigkeitsring herausgenommen wird oder koaxial zum Speichertank drehbar gemacht und vom Flüssigkeitsring ohne Widerstand mitgenommen wird. Letztere Art des Verfahrens eignet sich besonders für Entnahmevorrichtungen in Gestalt eines besonderen turbinenradartigen Schöpfrades, das für die Zwecke der Entnahme vorübergehend, z. B. durch eine Bremseinrichtung, festgehalten, in den Entnahmepausen aber losgelassen wird.

Ein weiterer Teil des Verfahrens, die Steuerung der Druckerzeugung, wird vorzugsweise dadurch verwirklicht, dass ein oder mehrere Schopfkanäle in den Flüssigkeitsring von Hand oder durch Servomotor eingetaucht werden oder ein vorher mitrotierender Schöpfkanal oder ein ganzes Schöpfrad nach Wunsch festgehalten, z. B. gebremst, oder verlangsamt wird. Zusätzlich können dabei weitere Steuer-, Rückschlag-oder sonstige Absperreinrichtungen in geeigneter Reihenfolge mitbetätigt werden.

Der letzte Teil des Verfahrens, die Druckerzeugung oder Arbeitsleistung, erfolgt im Arbeitsraum
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A. Der Arbeitsraum ist durch eine geradlinig oder bogenförmig bewegliche, kolbenähnliche Wand (Kolben, Drehkolben, Membran, Federrohr, Balg, Glocke, Schwimmer od. dgl.) abgeschlossen, stellt also im allgemeinsten Sinn einen einfach-oder doppeltwirkenden Arbeitszylinder dar zur Bewegung oder Betätigung von Druck-, Zug-, Scher-, Biegungs-oder Torsionsgliedern, Steuer-, Schalt-, Kupplungs-, Brems-, Hub-, Festspann-, Regel-, Lade-, Abzug-oder sonstigen Gliedern, verschiebbaren oder verdrehbaren Leit-oder Laufrädern von Flüssigkeitsgetrieben usw.

Diese Glieder können beliebigen Kraft-, Arbeits-, Verarbeitungs-, Werkzeug-, Hebe-, Transport-, Bauingenieur-, Landwirtschafts-, Bergwerks-oder sonstigen Maschinen,-masehinenteilen oder-ein- richtungen oder beliebigen mechanischen, pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Getrieben oder beliebigen Land-, Wasser-oder Luftfahrzeugen, Kriegstanks, Kanonen oder sonstigen Waffenund Kriegsgeräten, insbesondere deren Bewegung-, Rücklauf- oder Steuerteilen angehören. Erfindungsgemäss können sie ebensogut als Arbeitsglieder zur Betätigung von Druckwerken, Hubwerken, Kippwerken, beweglichen Brücken, Kippbühnen, Schiffsrudern, Pressen, Biegemaschinen, Stanzen, Scheren, elektrischen Schalt- oder ähnlichen Einrichtungen dienen.

B. Der Arbeitsraum gehört einem der bekannten Flüssigkeitsgetriebe oder einem sonstigen Gefäss an, aus dem die Luft zu Schnellmanövrierzwecken in wesentlich kürzerer Zeit (Bruchteil einer Sekunde) herausgepresst werden soll, als es mit den bisherigen Hochbehältern od. dgl. möglich ist. Die Arbeitsleistung besteht hier im stossartigen Verdrängen der Luft und Unterdrucksetzen der Füllung, im Nachfüllen von Leekflüssigkeit usw.

C. Der Arbeitsraum gehört einer Strömungs-, insbesondere turbinenartigen Vorrichtung an, in der die Speicherflüssigkeit durch Strömungsdrücke Arbeit, vorzugsweise Dreharbeit, verriehten soll.

Dadurch entsteht ein eigenartiges Flüssigkeitsgetriebe mit organisch eingebautem Akkumulator und beliebiger Lage von Primär-und Sekundärteil zur Erzeugung stärkster Übersetzungs-und Dreh-oder Einzelkräfte.

Alle unter A genannten Anwendungsmöglichkeiten gelten sinngemäss auch für die Fälle B und C.

Die Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist in beispielsweiser, vielfach variierbarer Form in den Fig. 1-20 dargestellt. Gleiche Ziffern bedeuten gleichartige Teile.

Fig. 1 ist ein teilweiser Schnitt durch eine Einrichtung mit Arbeitsraum von der Bauart A, Fig. 2 eine Seitenansicht dazu in teilweisem Schnitt nach der Linie x-x der Fig. 1, von rechts gesehen. Fig. 3
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der Fig. 3. Die Fig. 5 und 6 sind Vertikal-bzw. Horizontalschnitte durch eine Luftabscheidevorrichtung. Die Fig. 7 und 8 erläutern Speicher mit vertikaler Achse. Die Fig. 9 und 10 sind Schnitte senkreeht zur Achse durch günstige Zufuhr-oder Pumpvorrichtungen. Fig. 11 ist ein Schnitt durch den Speicher

selbst mit eingebauter Leitvorrichtung und Ansicht des Motors. Fig. 12 ist ein Schnitt durch einen Speicher mit mehreren Einzeltank-und Entnahmevorrichtungen. Fig. 13 ist ein teilweiser Schnitt durch eine Einrichtung mit Arbeitsräumen von der Bauart B.

Fig. 14 ist ein teilweiser Schnitt durch eine Einrichtung mit Arbeitsraum von der Bauart C. Fig. 15 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 14. Fig. 16 stellt eine Kombination des Falles B und C dar. Fig. 17 ist eine andere Ausführungsform der in den Fig. 14,15 und 16 dargestellten Einrichtung. Fig. 18 ist ein Schnitt nach der Linie z-z der Fig. 17. Fig. 19 zeigt die in den Fig. 17 und 18 erläuterte Einrichtung in Verbindung mit einer Schöpfeinrichtung nach Fig. 3. In der Fig. 20 ist die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Schöpfeinrichtung mit einer Kraftsteuerung zum gegebenenfalls automatischen Ein- und Ausrücken gezeichnet.

In Fig. 1 ist auf der Achse des Motors 1 der rotierende Speicher 2 mit der Pumpeneinrichtung 3, dem Zuflussrohr 4, dem Abflussrohr 5 und der Schöpfeinrichtung 6 dargestellt, wobei 4 und 5 von dem festen Bock 7 getragen werden. Die Schöpfeinrichtung ist durch Hebel 8 mit dem Rohr 5 schwenkbar.

Aus dem Abflussrohr 5 gelangt die Flüssigkeit durch das feste Rohr 10 in den Schieberkasten 11 des Arbeitszylinders 12 und hebt dort den Kolben 13 zur Arbeitsvorrichtung für irgendeinen der oben angegebenen Zwecke.

Wird der Steuerschieber im Schieberkasten 11 von Hand oder durch irgendeinen selbsttätigen Mechanismus mit Hilfe der Steuerstange 19 und des Hebels 14/15 auf Entleerung des Arbeitszylinders 12
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wasserring herausgenommen, so drückt Kolben 13 durch sein Gewicht oder Federwirkung oder Druckluft die Flüssigkeit durch Zuflussrohr 4 und gegebenenfalls durch eine darin angebrachte Drosselvorrichtung 18 nach der Pumpeinrichtung 3 und damit in den Speicher 2 zurück.

Die Drosselvorrichtung 18 ist vorgesehen, um eine Überlastung des Motors bei stossweisem Rückfluss aus 12 in 3 zu verhindern.

Der Überschuss der von 13 weggedrückten Flüssigkeit über die durch Drosselvorrichtung 18 in den Speicher 2 durchgelassene Flüssigkeit findet dann vorübergehend im Ausgleichsgefäss 20 Raum, bevor er durch 18 gleichfalls zum Speicher durchgelassen wird. Ausgleichsgefäss 20 kann auch durch eine Feder oder über einen Dreiweghahn 9 durch Druckluft od. dgl. belastet sein.

In Fig. 2 ist das Schöpfrohr 6 erfindungsgemäss in Form eines schlank verjüngten Diffusors ausgebildet ; die punktierte Lage gilt nach teilweiser Entleerung des Speichers. Hebel 8 der Schöpfein- einrichtung kann für bestimmte Zwecke mit einem Gegengewicht 21 oder einer andern Vorrichtung, z. B. Feder, Druckkolben od. dgl., versehen sein, welche den Schöpfkanal 6 nach bestimmter Entleerung des Speichers gegebenenfalls selbsttätig aus der Flüssigkeit herauszieht und ihn damit vollkommen widerstandsfrei macht, so dass die Leerlaufverluste praktisch auf Null sinken.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine verbesserte Schöpfeinrichtung 6 in beispielsweiser Darstellung. Auf die Mündung von 6 wird von der Relativströmung ein sehr grosser Staudruck ausgeübt, der die Schöpfeinrichtung unter die Flüssigkeitsoberfläche zu drüeken bestrebt ist. Damit dies jedoch über ein gewisses Mass hinaus verhindert wird, ist an 6 beispielsweise die gleitbootähnliche Fläche 23 angebracht, auf die die Strömung ein entgegengesetztes Drehmoment ausübt. Zur Verringerung der Wellenbildung kann der Schöpfer 6/23 mit Seitenscheiben 24 oder mit ähnlichen Einrichtungen versehen sein, welche z. B. durch gelochte Beruhigungsflächen, durchlässige Siebe od. dgl. die Wellen dämpfen. Auch der Speichertank selbst kann mit solchen durchlässigen Flächen 27 (Fig. 1 und 11) versehen sein.

Etwa in den Schöpfer mitgerissene Luft kann vor dem Eintritt in den Arbeitsraum gemäss Fig. 5 und 6 durch einen Windkessel 25 vorzugsweise durch Zentrifugalwirkung (Erzeugung eines Umlaufes) nach der Mitte zu abgeschieden und durch eine Ablassvorrichtung 26 entweder ins Freie oder in Form von Druckluft zu irgendeiner nützlichen Verwendung weitergeleitet werden.

Die Achse des Speichers 2 kann gemäss Fig. 7 und 8 auch vertikal entweder oberhalb oder unterhalb des Motors 1 liegen.

Ein besonders wichtiger Teil des vorliegenden Speichers ist die Zuführungseinrichtung oder Pumpe 3 für die Flüssigkeit. Ihre Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, der Flüssigkeit aus den eingangs erwähnten Gründen möglichst nur die im Speicher vorhandene kinetische Energie mit bestem Wirkungsgrad mitzuteilen. Geeignete Formen sind in den Fig. 9 und 10 dargestellt. 4 ist die Zufluss-, 3 die Pumpeinrichtung, welche in Fig. 9 als reine Gleichdruckpumpe, in Fig. 10 als Überdruckpumpe, in beiden Fällen mit freiem Ausfluss in die Atmosphäre und Ausströmung nach vorn in der Drehrichtung des gekrümmten Pfeiles dargestellt ist. Um die austretende Flüssigkeit möglichst stoss-und verlustfrei in den Flüssigkeitsring des Speichers zu befördern, können erfindungsgemäss Leitvorrichtungen 28 angeordnet sein.

Eine besonders vorteilhafte Einrichtung des Speichers ist in Fig. 11 dargestellt, in der der feste Leitkranz 28 am Zuflussrohr 4 mittels der Scheibe 29 od. dgl. befestigt ist. 4 umgibt hier gleichachsig die Speicher-welle 30. Die Verlängerungen des Zuflussrohres 4 und des Abflussrohres 5 gehen hier durch den festen Deckel 32, der die Öffnung des rotierenden Speichers gegebenenfalls durch eine Labyrinthdichtung 32 abschliesst.

Gemäss Fig. 12 können auch mehrere dynamische Speichertanks vorteilhaft ineinander angeordnet sein. Z. B. kann der äussere Hauptspeicher 2 a zur Erzeugung grosser Arbeitskräfte in Vorrichtung bzw. Maschinen nach dem Typ A (Fig. 1) dienen, der innere Speichertank 2 b zur Betätigung kleinerer Arbeitszylinder oder sonstiger Vorrichtungen, hauptsächlich aber für Steuer-oder Schaltzwecke. Demgemäss sind zwei Schöpfvorrichtungen 6 a und 6 b und zwei Abführungsrohre 5 a und 5 b vorgesehen. Die
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schuss läuft dann selbsttätig am besten durch eine der oben beschriebenen, hier nicht gezeichneten Pumpen in den Haupttank 2 a.

Handelt es sich um schnelle Abführung besonders grosser Speiehermengen, so können mehrere
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weise durch Hebel, Zahnräder mit gemeinsamem Zahnring od. dgl.

In vielen Anwendungsfällen ist es erwünscht, Flüssigkeitsverluste durch Spritzen, Undichtigkeiten usw. zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann der Speicher gemäss Fig. 12, obere Hälfte, von einem (punktiert gezeichneten) Gehäuse 35 umgeben sein, das eine ringsum laufende Rinne 36 trägt, in der sich auch die kleinste Menge Leekflüssigkeit sammelt. Diese wird dann erfindungsgemäss durch kleine schaufelartig
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längs der Rinne nach irgendeiner Stelle, z. B. einem höher liegenden Sammelgefäss, fortgeschleudert bzw. fortgepumpt.

Um den Drehzahlabfall bei der plötzlichen Entnahme grosser Speichermengen möglichst zu
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rad 38 unmittelbar verbunden werden.

Der dynamische Speieher kann zweckmässig auch zur Dämpfung von Drehschwingungen viel- kurbeliger Verbrennungsmaschinen od. dgl. ausgenutzt werden. Zu diesem Zweck dienen vorteilhaft durchbrochene Querleisten, deren Flächen senkrecht zum Umfang stehen. Die bei ungleichförmigem Antrieb entstehenden Relativbewegungen oder gar Resonanzschwingungen des Speicherinhalts üben starke Dämpfungen auf die Antriebsmaschine aus.

Der Mantel des Speichers kann vorteilhaft im Interesse der Gewichts-und Raumersparnis bei Fahrzeugen usw. als Träger für Hilfseinrichtungen des Motors oder Getriebes verwendet werden, z. B. für den Zahnkranz der Andrehvorrichtung, die Getriebebremse, den Ventilator für die Motor-oder
Getriebekühlung od. dgl. Auch können die Flächen des Speichers künstlich, z. B. in Form von Rippen Stiften, Schaufeln od. dgl., vergrössert und als Rückkühler für die Speicherflüssigkeit oder die Kühlflüssigkeit des Motors oder für die Luftkühlung von Flüssigkeitsgetrieben ausgenutzt werden.

Beim Stillsetzen des Speichers fällt der rotierende Flüssigkeitsring zusammen. Bei Anordnung genügend geringer Wassertiefe findet der gesamte Flüssigkeitsinhalt alsdann in der unteren Speicherhälfte Raum. Bei grösseren Speichermengen kann er jedoch erfindungsgemäss teilweise in sonst umlaufenden, teilweise in stets stillstehenden Räumen der Gesamteinrichtung Platz finden. Dies gilt z. B. immer dann, wenn der Arbeitsraum (etwa 12 in Fig. 1) ganz oder teilweise tiefer liegt als die Speiehermitte. Vorteilhaft kann auch für den Rest ein fester besonderer Vorratsbehälter ausserhalb des Speichers angeordnet sein.

Nötigenfalls kann eine eventuell vom Speicher angetriebene kleine Hilfspumpe das Wasser aus diesem Vorratsbehälter nach dem Speicher oder Arbeitsraum zurückfördern. Hiefür kann unter Umständen auch die in Fig. 12 mit 37 bezeichnete Hilfseinrichtung allein oder zusätzlich verwendet werden.

Fig. 13 ist ein teilweiser Schnitt durch eine Einrichtung mit Arbeitsräumen von der Bauart B.
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gedrückt, um hier Dreharbeit zu leisten. Auf der Welle 46 der mit hoher Drehzahl umlaufenden Spiralturbine 45 sitzt das Stirnrad 47, das mit dem Zahnrad 48 in Eingriff steht. Durch Wahl eines grossen Übersetzungsverhältnisses zwischen 47 und 48 ist es möglich, auf die Sekundärwelle 49 sehr grosse Momente zu übertragen. Die Arbeitsflüssigkeit fliesst durch das Abflussrohr 4 der Turbine 45 über die Pumpeinrichtung 3 in den rotierenden Speicher 2 zurück. An Stelle der Spiralturbine 45 kann selbstverständlich jede andere bekannte Turbinenart, sei es als Gleichdruck-oder als Überdruckturbine, eingebaut werden.

Fig. 15 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung A auf die Stirnräder und die Turbine der Fig. 14. Das Ganze stellt ein neuartiges speieherfähiges Flüssigkeitsgetriebe für sehr hohe Momentübersetzung dar, das sehr leicht ähnlich den bekannten Getrieben des Patentinhabers umgesteuert und auf höchste Zugkraft beim Anfahren gebracht werden kann.

Fig. 16 stellt den Zusammenbau des in Fig. 14 und 15 dargestellten Übersetzungsgetriebes mit einem bekannten Turboflüssigkeitsgetriebe 40 des Patentinhabers dar.

Hier ist der rotierende Speicher 2 erfindungsgemäss um das Turboflüssigkeitsgetriebe 40 herumgelegt. Die Einrichtung kann z. B. so getroffen werden, dass 41 als Turbokupplung und 42 als Turbomomentwandler für Vorwärtsgang gewählt wird. Der Rückwärtsgang kann dann durch das in Fig. 14 und 15 dargestellte Übersetzungsgetriebe erzielt werden. Die Arbeitsweise ist folgendermassen :
Fährt man beispielsweise mit der Turbokupplung 41 (direkter Gang), so ist der Turbomoment- wandler 42 entleert und auch das Zahnradpaar 47, 48 und die Turbine 45 laufen leer mit. Will man vom
Kupplungsbetrieb auf Rückwärtsgang übergehen, so entleert man auch die Turbokupplung 41 in den rotierenden Speicher 2 und setzt vermittels der Sehöpfeinrichtung 6 die turbinenartige Vorrichtung 45 in Betrieb.

Da die Turbine 45 mit grosser Drehzahl umläuft, ist es möglich, durch passende Wahl des Zahnradpaares 48, 47 die Sekundärwelle 49 mit grosser Übersetzung zur Primärwelle rückwärts laufen zu lassen. Durch Anordnung weiterer Schöpfeinrichtungen 6 oder Verteilschieber, Ventile od. dgl. ist es ohne weiteres möglich, die wahlweise Füllung der Turbogetriebe 41, 42, wie unter B beschrieben und in Fig. 13 dargestellt, vorzunehmen, so dass eine Kombination des Falles Bund C gegeben ist.

Die Fig. 17 und 18 sind eine andere Ausführungsform der in den Fig. 14,15 und 16 gezeichneten und im zugehörigen Text beschriebenen Einrichtungen. Die Turbine 45 wird hier durch den rotierenden Wasserring des Speichertanks 2 direkt teilweise beaufschlagt und in schnelle Drehung versetzt. Sie treibt wieder über die Welle 46 und das Zahnräderpaar 47, 48 die Sekundärwelle 49 an.

Das aus der Turbine 45 abfliessende Wasser wird über den feststehenden Leitapparat 28 mit Abführungstasche 50 durch die Pumpeinrichtung 3, die mit dem umlaufenden Gehäuse des Speichertanks 2 fest verbunden ist, in den letzteren zurückgefördert. In Verbindung mit dem in der Fig. 16 dargestellten Flüssigkeitgetriebe 40 kann die Einrichtung nach Fig. 17 als Rückwärtsgang oder Berggang eines kombinierten Flüssigkeitsgetriebes ausgebildet werden, analog wie an Hand der Fig. 16 dargestellt und beschrieben.

Es ist auch möglich, durch passende Einrichtungen die Turbine 45 ausser Betrieb zu setzen. So kann man z. B. in Fig. 17 und 18 die Sekundärwelle 49 exzentrisch zu der Achse der Primärwelle 52 lagern, etwa in der Linie N-N, und die nicht rotierenden Teile, wie das Lager der Welle 46, Leitapparat 28 und Abführungstasche 50 um die neue Lage N-N von 49 drehbar machen. Durch diese Drehung kann dann Turbine 45 aus dem rotierenden Wasserring herausgezogen werden.

Eine andere Möglichkeit, die Turbine 45 nach Belieben in oder ausser Betrieb zu setzen, ist in Fig. 19 durch Schwenkung der Sehöpfeinrichtung 6 gegeben. In der ausgezogen gezeichneten Lage ist die Schöpfeinrichtung 6 in Betriebsstellung, während sie in der gestrichelt gezeichneten Lage ausser Betrieb gesetzt ist.

In der Fig. 20 ist die in den Fig. 2 und 3 bereits dargestellte Schöpfeinrichtung 6 mit einer Kraftsteuerung zum gegebenenfalls automatischen Ein-und Ausrücken gezeichnet. Wie früher beschrieben, wird auf die Mündung von 6 von der Relativströmung ein sehr grosser Staudruck ausgeübt, der die Sehöpfeinrichtung unter die Flüssigkeitsoberfläche zu drücken bestrebt ist. Die gleitbootähnliche Fläche 23 verhindert, dass dies über ein gewisses Mass hinaus geschieht. Die Mündung der Sehöpfein- richtung wird daher stets dem Flüssigkeitsspiegel des rotierenden Speichertanks folgen. Ist dieser nun entleert, so hört der Druck auf die Mündung der Schöpfeinrichtung auf, und diese wird durch die Feder 57 in die in Fig. 20 gestrichelt gezeichnete Lage gezogen.

Die Sehöpfeinrichtung ist mit einem Drehschieber 54 versehen, der so gebaut ist, dass die Flüssigkeit während des Betriebes ungehindert durch die Durch-
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der gestrichelten Lage) schliesst der Drehschieber 54 die Durchflussöffnungen 55 ab, so dass die Druckflüssigkeit aus dem angeschlossenen Arbeitsraum nicht in die Schöpfeinrichtung 6 zurücktreten kann.

Der Drehschieber 54 ist mit einem Drehkolben 58 versehen, der sich in der Tasche 62 bewegen
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setzen, so wird die untere Hälfte der Tasche 62 durch das Anschlussrohr 59 mittels eines Steuergliedes willkürlich unter Druck gesetzt, so dass der Drehsehieber 54 samt Schöpfeinrichtung 6 eine Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeiger macht, bis die Mündung von 6 in den rotierenden Flüssigkeitsring ein-

taucht. 61 ist eine Öffnung, um Luft oder Leekwasser aus der Tasche 62 beim Betätigen des Drehschiebers zu entfernen.

In den Fig. 1-20 sind nur einige mögliche Ausführungsformen des Erfindungsgedankens dargestellt. Es sind selbstverständlich noch viele andere Ausführungsformen möglich, die im Wesen der Erfindung liegen und daher nicht einzeln ausgeführt zu werden brauchen.

Erwähnt sei nur, dass die in Fig. 13 und 16 gezeigte Vereinigung von Flüssigkeitsgetrieben 40 mit dem Speicher 2 und der aushebbaren Entnahmevorrichtung 6 auch ohne Zufügung der neuartigen abgesonderten Rückwärts-oder Vorwärtsturbine 45 geschehen kann. Von allen älteren Einrichtungen bekannter Art unterscheidet sich die vorliegende durch die 10-30 mal höhere Manövriergeschwindigkeit, durch die Möglichkeit weitgehender Energiespeicherung, die Vermeidung zusätzlicher starker Mehrbelastung des Antriebsmotors beim Manövrieren und durch die insbesondere bei Kraftfahrzeugen bedeutsame Verkürzung der Baulänge. Die neue Anordnung löst die Aufgabe der Schaffung einer Schnellmanövriereinrichtung für die genannten Getriebe.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur hydrodynamischen Energiespeicherung und Druckerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit fortlaufend oder absatzweise einem mit möglichst hoher Umfangsgesehwindigkeit rotierenden, unter Atmosphären-oder erhöhtem Druck stehenden Speichertank zugeführt, dort als möglichst schmaler Ring gespeichert und zuletzt durch eine oder mehrere Entnahmevorriehtungen zur Druckerzeugung oder Arbeitsleistung in den Arbeitsraum einer geeigneten Vorrichtung oder : Maschine (.. : 1 oder B) oder eines Getriebes (0) geleitet wird, worauf das Spiel von neuem beginnt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit dem rotierenden Speicher durch geeignete Beschaufelungen rotierender bzw. fester Pumpenteile mit solcher Energie zugeführt wird, dass, abgesehen von unumgänglichen Verlusten, nur die der Speicherung entsprechende 'u2 u2 kinetische Energie- (nicht-) bestritten und die Verwirbelung eventueller überschüssiger, insbesondere 9 9 Pressungsenergie vermieden oder im Sinne vermehrter Umfangsgeschwindigkeit ausgenutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kinetische Energie der Speieherflüssigkeit nach dem Eintritt in die Entnahmevorrichtung oder vor dem Eintritt in den Arbeitsraum durch einen oder mehrere Diffusoren in Druck umgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise als Sehöpfkanal ausgebildete Entnahmevorrichtung nach der Arbeitsleistung der entnommenen Flüssigkeit aus der im Speicher verbliebenen Flüssigkeit herausbewegt oder durch Abdecken widerstandsfrei gemacht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Steuerung der ge- wünschen Druckerzeugung durch Eintauchen eines oder mehrerer Schöpfkanäle in den rotierenden Flüssigkeitsring mit oder ohne Mitwirkung eines Steuerventils willkürlich erfolgt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Druckerzeugung dienende Arbeitsraum als Arbeitszylinder mit geradlinig oder bogenförmig beweglicher Wand ausgebildet ist und zur Betätigung von beliebigen Arbeitsgliedern dient.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Asbeitsraum einem Flüssigkeitgetriebe angehört, aus dem die Luft zu Schnellmanövrierungszwecken in kürzester Zeit verdrängt und zwecks augenblicklicher Arbeitsleistung durch unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit ersetzt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum einer Strömungs-, insbesondere turbinenartigen Vorrichtung angehört, in der die Speicherflüssigkeit durch Strömungsdrücke Arbeit, vorzugsweise Dreharbeit, verrichtet.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sehöpfkanal vermöge seiner Formgebung der sinkenden Flüssigkeitsoberfläche im Speicher selbsttätig folgt und den Speicherinhalt bis zu einer gewünschten Tiefe entleert, worauf er von der Flüssigkeitsoberfläehe abgehoben und gegebenenfalls durch ein Absperr- oder Rüekschlagglied abgeschlossen wird.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schöpfkanal mit einer gegebenenfalls gleitbootähnliehen Tragfläche (23) versehen ist.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sehöpfkanal vermöge seines Gewichtes oder vermöge einer Hilfsvorrichtung (Gegengewicht, Druckkolben, Feder od. dgl.) nach Arbeitsverriehtung des entnommenen Speichervolumens aus der im Speicher verbliebenen Flüssigkeit nach Wunsch oder selbsttätig herausgezogen wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schöpfvorriehtung und Arbeitsraum ein Steuer-oder Umschaltglied oder Sicherheitsventil enthalten ist, das überflüssige oder verbrauchte Speicherflüssigkeit ungefähr nach der Mitte des Speichers zu unmittelbar oder mittelbar (unter Zwischenschaltung eines festen Ausgleichsbehälters) zurückleitet.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, 4,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehöpfeinrichtung selbst als Drehschieber ausgebildet oder direkt mit einem Abschlussorgan verbunden ist, das den Rücktritt der Flüssigkeit, z. B. aus dem Arbeitsraum, in Ruhestellung abschliesst. <Desc/Clms Page number 7>

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schöpfvorrichtung mit seitlichen, unmittelbar oder in gewissem Abstand angebauten Scheiben (24) versehen ist, um die Wellenbildung und Luftmitnahme beim Eintauchen der Schöpfvorrichtung zu verringern (Fig. 3 und 4).

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die etwa in die Schöpfvorrichtung EMI7.1 ausgeschieden wird.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeschiedene Druckluft anderweitig, z. B. zu Steuer-oder Bremszwecken, verwertet wird.

17. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Speicher mit Rippen, Schaufeln, Kanälen od. dgl. versehen ist, welche die zufliessende Flüssigkeit allmählich pumpenartig beschleunigen und gegebenenfalls zur relativen Ruhe bringen oder dem Speicher voraneilen lassen.

18. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die pumpen- EMI7.2 19. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die drall- ändernden, vorzugsweise nach vorn gekrümmten Flächen der Rippen, Schaufeln, Kanäle od. dgl. auf kleinerem Radius endigen als dem Radius des Speichers.

20. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8, gekennzeichnet durch Zwischenschaltung einer festen Leitvorrichtung für die zufliessende Flüssigkeit, vorzugsweise innerhalb des Speichers.

21. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungseinrichtung vom Speicher baulich getrennt ist und gegebenenfalls mit grösserer oder kleinerer Drehzahl umläuft.

22. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückfluss- oder Zuflussmenge der Arbeitsflüssigkeit in die Fördervorrichtung durch eine geeignete Vorrichtung (z. B. Düse, Drosselstelle, feste Leitvorrichtung 18 od. dgl.) beschränkt ist, um eine Überlastung des Antriebsmotors zu verhüten.

23. Einrichtung nach den Ansprühen 1 und 22, gekennzeichnet durch Anordnung eines Ausgleichsbehälters (20), der die nicht sofort beförderte Flüssigkeit vorübergehend aufnimmt, und z. B. unter der Wirkung der Schwere oder eines federbelasteten Kolbens, von Druckluft od. dgl. später weiterfliessen lässt.

24. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere rotierende Behälter (2 a, 2 b in Fig. 12) mit verschiedenen wirksamen Radien angeordnet sind, von denen einer als möglichst ständig gefüllter Hilfssteuertank dient.

25. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere getrennte Schöpfvor- richtungen (Fig. 12) vorhanden sind, welche die Speicherflüssigkeit nach verschiedenen Arbeitsräumen, z. B. einem für Hilfssteuerzweeke und einem für Hauptarbeitszwecke dienenden, führen.

26. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schöpfarme für eine bestimmte Arbeitsleistung vorhanden sind, welche miteinander hydraulisch oder mechanisch, z. B. durch Hebel oder Zahnräder oder auf beide Arten, gekuppelt sind.

27. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anordnung von kleinen Hilfsschaufeln od. dgl. (37) an einer Aussenwand des rotierenden Speichertanks, welche überlaufende Leck-oder Spritzflüssigkeit in einer rinnenförmigen Vertiefung des Schutzgehäuses mittelbar oder unmittelbar nach einer gewünschten Stelle (Druckbehälter, Arbeitsraum, Vorrats-oder Hilfsgefäss usw.) schleudern (Fig. 12).

28. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vereinigung des rotierenden Kraftspeichers mit einem gewöhnlichen Schwungrad (38) zum Zwecke, einen etwaigen Drehzahlabfall während des Eintauchens der Schöpfvorrichtung und des Füllens zu verkleinern.

29. Einrichtung nach Anspruch 1 in Vereinigung mit schnellaufenden Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Speichertank als hydraulischer Dämpfer für die Drehschwingungen des Motors verwendet wird.

30. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Speichertank mit vorzugsweise durchlässigen Beruhigungsflächen (27, Fig. 1 und 11) versehen ist.

31. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des Speichers zugleich als Träger für Hilfseinrichtungen des Motors oder Getriebes, z. B. den Zahnkranz der Andrehvorrichtung, die Getriebebremse, den Ventilator für die Motor- oder Getriebekühlung od. dgl., dient.

32. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Speichertanks mit festen (z. B. schöpfrohrartigen) oder umlaufenden Überlaufeinrichtungen zur Beschränkung der Flüssigkeitstiefe versehen sind und dass die überlaufende Flüssigkeit entweder in den nächstäusseren umlaufenden Speicher oder in das rinnenförmige feste Schutzgehäuse gemäss Anspruch 22 geführt wird.

33. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 32 mit Ventilatorschaufeln, Rippen oder-kanälen, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Speichertank als Rückkühler für die Speicherflüssigkeit oder die Kühlflüssigkeit des Antriebsmotors oder für die Luftkühlung des Motors dient. <Desc/Clms Page number 8>

34. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsflüssigkeit beim Stillsetzen des Speichers teilweise in sonst umlaufenden, teilweise in stets stillstehenden Räumen der Gesamteinrichtung Platz findet.

35. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherflüssigkeit beim Stillsetzen des Speichers teils von einem Teil des Speichers, teils von einem ausserhalb desselben liegenden Vorratsbehälter, teils von einem Teil des Arbeitsraumes aufgenommen wird.

36. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusammen mit dem Speicher oder von ihm angetriebene kleine Hilfspumpe die Betriebsflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter nach dem Speicher zurückfördert.

37. Einrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass eine direkte mit dem Gehäuse des Speichertanks verbundene Hilfseinrichtung (37, Fig. 12) mit einer Hilfspumpe gemäss Anspruch 37 zusammenarbeitet.

38. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Arbeitsraum bildende turbinenartige Vorrichtung zur Erzeugung beliebiger Übersetzungen und Drehmomente mit einem Zahnräderpaar oder Zahnradgetriebe verbunden ist.

39. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Speichertank den Kreislauf eines Turboflüssigkeitsgetriebes von aussen ganz oder teilweise umgibt.

40. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Turboflüssigkeits- getriebe in den rotierenden Speichertank entleert wird.

41. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 39, dadurch gekennzeichnet, dass die turbinenartige Vorrichtung (45) zusammen mit einem Zahnräderpaar (W, 48) den Rückwärtsgang oder Berggang eines Flüssigkeitsgetriebes (40) bildet.

42. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Entnahmevorrichtung und Arbeitsraum baulich in einem Stück vereinigt sind.

43. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmevorrichtung als teilweise beaufschlagte Turbine ausgebildet ist, die gleichzeitig den Arbeitsraum darstellt.

44. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 43, dadurch gekennzeichnet, dass die die Entnahmevorrichtung und gleichzeitig den Arbeitsraum bildende Turbine (45) aus dem rotierenden Wasserring EMI8.1