Flüssigkeitsgetriebe. Es sind hydraulische Getriebe nach dem Strömungsmaschinenprinzip bekannt, die durch Zusammenbau von Pumpenrädern, Leitapparaten und Turbinenrädern in geeig neter Reihenfolge bei möglichst schonender Wasserführung, zum Beispiel durch einen Ringkanal, eine bestimmte Drehzahlüber setzung ergeben.
Ein solches Getriebe ge stattet wohl eine ziemlich weitgehende Ab weichung von dieser Übersetzung, jedoch sinkt dabei sein Wirkungsgrad mit Ent fernung von diesem Konstruktionswert ver hältnismässig rasch, da die Beschaufelung der Leit- und Laufräder für andere Betriebs zustände nicht mehr passt und starke Stoss- und Wirbelungsverluste auftreten.
Eine bessere Anpassung hydraulischer Ge triebe an verschiedene Betriebsverhältnisse bei möglichst guten Wirkungsgraden wurde bisher durch Anordnung mehrerer Kreisläufe, durch achsiale Verschiebung von Schaufel rädern in verschiedene Betriebsstellungen und durch Anordnung drehbarer Leit- schaufeln angestrebt. Leitapparate in den jeweils nicht gebrauchten Kreisläufen wer den manchmal losgekuppelt, damit sie sich in- der Flüssigkeit frei bewegen können und dadurch möglichst kleine Verluste verur sachen. Auch die Möglichkeit einer direkten starren Kupplung zwischen. treibender und getriebener Welle eines Getriebes wird manchmal vorgesehen.
Derartige regelbare Getriebe haben sich aber bisher nicht ein führen können. Gründe dafür sind ihre Kom pliziertheit, ihr hohes Gewicht, ihr beträcht licher Preis, die grossen Abmessungen und erhöhten Verluste gegenüber dem einfachen, nicht regulierbaren Flüssigkeitsgetriebe.
Bei dem den Gegenstand der vorliegen den Erfindung bildenden Flüssigkeitsgetriebe mit Schaufelrädern sind letztere derart aus gebildet, dass' sowohl jedes Schaufelrad für sich allein, als auch in Verbindung mit an dern Schaufelrädern sowohl mit feststehen den, als auch mit umlaufenden Teilen des Getriebes gekuppelt, aber auch lose sich selbst überlassen werden kann, das Ganze derart, dass sich die Kupplungsvorgänge sowohl während des Betriebes, als auch während des Stillstandes der an der Kupplung beteilig ten Schaufelräder abspielen können. Es kön nen daher mit diesem Getriebe verschiedene Betriebszustände,
insbesondere verschiedene Übersetzungen und Drehrichtungen herbei geführt ,werden, und zwar bei hohem Wir kungsgrad und in bloss einem Kreislauf, wo bei durch jede der verschiedenen Schalt kombinationen gleichsam ein neues Getriebe geschaffen werden kann, dessen günstigster Betriebspunkt in der Regel einen andern Wert als bei andern Schaltungen hat. Bei der praktischen Ausführung eines solchen Ge triebes braucht man daher nicht schon alle möglichen Schaltkombinationen konstruktiv zu berücksichtigen, sondern man kann sich auf die für einen bestimmten Einzelfall erforderlichen Kombinationen beschränken.
Beispielsweise braucht ein Schaufelrad nicht unbedingt mit jedem andern Schaufel rad und auch nicht mit der treibenden oder mit der getriebenen Welle schaltbar zu sein. Durch zweckmässige Anordnung und Ausbil dung der Schaufelung der Schaufelräder lässt sich der günstigste Betriebspunkt, das heisst der Punkt, bei welchem der Wirkungsgrad des Getriebes den Höchstwert erreicht, dem jeweiligen Verwendungszweck des Getriebes anpassen.
Die beigegebene Zeichnung veranschau licht in schematischer Darstellungsweise zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 be zeichnen 1, 2 und 3 Schaufelräder, .$ die treibende, 5 die getriebene Welle, 6 bis 13 als Kupplungen oder als Bremsen verwend bare Maschinenelemente, von denen 7, 10 und 13 zur Herstellung von Verbindungen mit der feststehenden Umgebung, zum Bei spiel mit dem Gehäuse des Getriebes, dienen können.
Zunächst werde angenommen, dass die Verbindung 6:, 9 und 13 durch entsprechende Schaltung von Kupplungen und Bremsen hergestellt seien. Für diesen Fall dient 1 als Pumpe, 2 als Leitapparat und 3 als Tur bine. Der Leitapparat 2 ist hierbei als Um- kehrleitapparat gedacht, so dass der Dreh sinn von 3 entgegengesetzt von dem von 1 ist. Dann ergibt die Einschaltung von 6, 9 und 13 ein Getriebe mit Drehrichtungs- umkehr und einer bestimmten Drehzahlüber setzung, die durch eine entsprechende Form gebung der Schaufelräder bedingt ist.
Die erwähnte und einige andere Schaltmöglich keiten sind in der folgenden Tabelle zusam mengestellt: Cingesohaltete Kupplungen Ergebnis: hezw.angezogene Bremsen 6, 9, 13 Übersetzungsgetriebe mit Dreh richtungsumkehr. 6, 10, 11 Übersetzungsgetriebe mit glei cher Drehrichtung der treibenden und getriebenen Welle.
7, 9, 12 Getriebe mit anderer Überset zung von der einen auf die an dere Welle.
6, 8, 11 Hydraulische Kupplung; Über setzung ungefähr 1:1.
6, 9, 12 Weitere hydraulische Kupplung mit anderer Leistungsaufnahme. 7,<B>10,</B> 11 Hydraulische Bremse für die getriebene Welle.
7, 10, 12 Hydraulische Bremse für die treibende Welle.
6, 8, 9 Starre mechanische Kupplung zwischen den beiden Wellen. Für viele praktische Fälle werden die angeführten Schaltungen oder wird sogar ein Teil davon ausreichen. Eine noch viel grö ssere Zahl der möglichen Schaltkombinatio nen lä.sst sich aber erreichen, wenn ein Getriebe mit mehr als drei Schaufelräder ver wendet wird; einer Erhöhung dieser Zahl steht grundsätzlich nichts im Wege, beson ders da man dabei im einzelnen Aus führungsfall nur die wirklich notwendigen Schaltkombinationen konstruktiv vorzusehen braucht.
Für Schaltungen, die die ange näherte Übersetzung 1.:1, also einfache Kupp- lungswirkung, ergeben sollen, ist es besonders zweckmässig, wenn die aufeinander folgen den Schaufelräder abwechselnd mit der trei benden und getriebenen Welle verbunden wer den; dadurch erfolgt nämlich ein besonders inniges Ineinandergreifen und damit eine gute Kupplungswirkung.
Zur Durchführnug der notwendigen Schaltungen können Kupplungsorgane und Bremsen irgendwelcher bekannter Ausfüh rungen dienen, die sowohl im Betrieb, als auch während des Stillstandes geschaltet werden können. In manchen Fällen erweist es sich aus Gründen besseren Wirkungs grades oder zur Verlegung eines Betriebs punktes als zweckmässig, wenn eine oder mehrere der Schaltkombinationen nicht durch einfache Kupplung, sondern unter Zwischen schaltung eines Drehzahlübersetzungsgetrie bes durchgeführt werden. Es wäre beispiels weise denkbar, dass bei der Schaltung 6, 8, 1.1 die Verbindung der Räder 1 und 3 nicht di rekt, sondern über ein an sich bekanntes Übersetzungsgetriebe beliebiger Art erfolgt, wie dies bei der Variante gemäss Fig. 2 dar gestellt ist.
Auch eine Drehrichtungsum kehr zwischen zwei verbundenen Teilen ist auf diese Weise möglich, beispielsweise durch ein Zwischenzahnrad. An Stelle eines Über setzungsgetriebes, das bloss ein einziges Über setzungsverhältnis vermittelt, kann auch ein Wechselgetriebe vorgesehen sein, mittelst dessen mehrere verschiedene Übersetzungs verhältnisse abwechselnd hergestellt werden können. 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 Zahnradstufengetrieben der Fall ist.
Durch eine geeignete Aufeinander folge der Kupplungs-, Brems- und Lösungs vorgänge ist es vielfach zu erreichen, dass die treibende Welle stets mit mindestens einem leistungsabgebenden und die getriebene Welle stets mit mindestens einem leistungs aufnehmenden Schaufelrad verbunden ist, so dass beim Umschalten von einer Kupplung auf eine andere der Kraftfluss von der trei benden auf die getriebene Welle nicht unter brochen wird. Dadurch wird die sonst beim Schalten auftretende unangenehme Verzöge rung der getriebenen Welle vermieden oder mindestens verringert und ein sehr weiches, stossfreies Schalten ermöglicht.
Das in der Zeichnung schematisch dar gestellte Getriebe kann in jedem Augenblick, auch unter voller Last und bei der Höchst drehzahl, umgesteuert werden; der in der neuen Drehrichtung wirkende Kraftschluss schliesst sich hierbei ohne Unterbrechung und stossfrei an den zuvor wirksam gewesenen Kraftschluss an, während bis zum Drehrich tungswechsel der getriebenen Welle das Flüssigkeitsgetriebe selbst als kräftige, aber gleichwohl stossfrei arbeitende Bremse wirkt.
Wird der eine Teil des Maschinenaggre gates von dem Flüssigkeitsgetriebe gelöst oder stillgesetzt, so kann in einfacher Weise eine sichere und dabei doch stossfrei arbeitende Bremswirkung erzielt werden, wenn eines oder mehrere der Schaufelräder des Flüssig keitsgetriebes zum Beispiel mit dem Gehäuse verbunden werden und ein anderes Schaufel rad mit der abzubremsenden Welle gekuppelt wird. Der Vorgang entspricht etwa dem Ge- gendampfgeben bei Dampfmaschinen. Eine weitere Art der Bremsung der getriebenen Welle ist möglich, wenn das Getriebe als Flüssigkeitsbremse benutzt wird.
Zu diesem Zweck wird die Antriebsmaschine stillgesetzt oder die treibende Welle abgekuppelt, wäh rend ein oder mehrere der nicht nach der getriebenen Welle geschalteten Schaufelräder, im gezeichneten Beispiel durch die Elemente 7, 10 und 13, mit der festen Umgebung, zum Beispiel mit dem Gehäuse der Schaufelräder, verbunden werden. Durch sinngemässes Ver tauschen der Schaltungen kann in gleicher Weise eine Bremsung der treibenden Welle erfolgen. Die Bremsung erfolgt dabei durch starke Wirbelung in der Arbeitsflüssigkeit. Die Verlustleistung des Getriebes, die als Wärme in die Arbeitsflüssigkeit geht, muss abgeführt werden.
Man wird in man chen Fällen damit auskommen, dass das hier mit dem Primärschaufelrad ver bunden gedachte, daher im Betrieb mit ihm umlaufende Gehäuse mit zweckentspre chend ausgebildeten Kühlrippen versehen wird und daher als Ventilator wirken kann, der eine Kühlwirkung hervorzubringen ver mag. Genügt dies nicht, so wird zweckmässig das Arbeitsmittel durch eine besondere Kühl vorrichtung geführt, indem mindestens ein Teil der die Räume des Getriebes erfüllen den Arbeitsflüssigkeit entnommen und durch einen Kühler geschickt wird, während gleich zeitig dem Getriebe unter Druck stehende gekühlte Arbeitsflüssigkeit zugeführt wird.
Man kann aber auch einen kontinuierlichen Umlauf des Arbeitsmittels zwischen Getriebe und Kühlvorrichtung vorsehen, der nach be kannten Methoden erzeugt wird.
Zur Vermeidung von Hohlraum- und Dampfbildung kann es sich als zweckmässig erweisen, den ganzen Flüssigkeitskreislauf und alle Leitungen unter einen höheren Druck zu setzen; dies kann in bekannter Weise zum Beispiel durch Anordnung eines Hochbehälters oder einer Pumpe bewerkstel ligt werden. Die von andern Flüssigkeits getrieben her bekannten Massnahmen, die ein Füllen und Leeren des Flüssigkeitskreislaufes im Betriebe gestatten; sind natürlich auch bei dem vorliegenden Getriebe möglich.
Neben einer Benutzung zur weiteren Rege leng -ein Verfahren, das hier nur selten angewendet wird, ist die Möglichkeit eines einfachen Füllens und Leerens, das ge gebenenfalls zwangläufig zugleich mit dem Schalten vorgenommen werden kann, aus Betriebsgründen in vielen Fällen sehr er wünscht. Als Betriebsflüssigkeit kommt grundsätzlich jeder Stoff in flüssiger Form in Frage. Die Eigenschaften des beschrie benen Getriebes machen es für zahlreiche Zwecke verwendbar, beispielsweise für Fahr zeuge, Werkzeugmaschinen oder andere Ar- beitsmasehinen und dergleichen.
Es kann auch zusammen mit andern vor- oder nach geschalteten Getrieben verwendet werden.