CH177014A - Fluid change gear. - Google Patents

Fluid change gear.

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CH177014A
CH177014A CH177014DA CH177014A CH 177014 A CH177014 A CH 177014A CH 177014D A CH177014D A CH 177014DA CH 177014 A CH177014 A CH 177014A
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CH
Switzerland
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blades
hub
pump
wheel
turbine
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German (de)
Inventor
Kreissle Hermann
Original Assignee
Kreissle Hermann
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H41/00Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/04Combined pump-turbine units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

  Flüssigkeits-Wechselgetriebe.    Die. Erfindung bezieht sich auf ein  Flüssigkeits-Wechselgetriebe, welches für die  Pumpe und für die Turbine je mindestens  ein Propellerrad aufweist und besteht darin,  dass die Schaufeln     mindestens    eines der  Propellerräder drehbar auf der Nabe ange  ordnet sind.  



  Es sind Flüssigkeits-Kupplungen bekannt,  bei denen sowohl die Schaufeln einer Pro  pellerpumpe als auch die Schaufeln einer  Propellerturbine nicht drehbar auf der Nabe  angeordnet sind. Dann entstehen grosse Lei  stungsverluste, wenn das Getriebe mit Be  triebsverhältnissen arbeitet, für die es nicht  bemessen ist. Weiter ist auch bekannt, die  Schaufeln insbesondere von Propellerturbi  nen während des Betriebes in bezug .auf ihre  Nabe zu verdrehen, um bei unveränderlicher  Drehzahl die Leistung dem Bedarf anzu  passen.  



  Im Gegensatz zu den bekannten Vor  schlägen kann bei     Flüssigkeits-Wechselge-          trieben    gemäss der Erfindung durch die Ver  drehung der Schaufeln die Drehzahl der ge-    triebenen Welle verändert werden, ge  gebenenfalls die     Drehrichtung    sogar ge  ändert werden, um den Betrieb den sich  verändernden     Bedingungen    anzupassen.  



  Der Betrieb eines nach der Erfindung  ausgebildeten Flüssigkeits-Wechselgetriebes  kann dadurch noch weiter verbessert werden,  dass die zur Übertragung der     Leistung    die  nende Flüssigkeit durch eine Vorrichtung,  beispielsweise durch eine Pumpe, unter er  höhtem Druck gehalten wird. Die Entste  hung der     Kavitation    wird dann     vermieden.     



  Der Erfindungsgegenstand ist nach  stehend mit Hilfe der     Zeichnung    anhand  von drei verschiedenen Ausführungsbei  spielen näher erläutert.  



       Fig.    1 und 2 zeigen im Längsschnitt  und im Querschnitt ein erstes Ausführungs  beispiel, die       Fig.    3 und 4 veranschaulichen ebenfalls  im Längs- und im     Querschnitt    eine Einzel  heit des ersten Ausführungsbeispiels, und       Fig.    5 zeigt im Längsschnitt ein zweites  Ausführungsbeispiel, durch die      Fig. 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel  dargestellt, und schliesslich ist durch die  Fig. 7 und 8 eine Einzelheit des dritten       Ausführungsbeispiels    im     Querschnitt    und  im Längsschnitt dargestellt.  



  Die in. den Fig. 1, 5 und 6 dargestellten  Flüssigkeitsgetriebe dienen zur Übertragung       einer    mechanischen Leistung von einer trei  benden Welle 1 auf eine getriebene Welle  2. Zu diesem Zweck     wird    durch die Welle  1 ein Pumpenrad 3 getrieben, wodurch die  das Rad umgebende Flüssigkeit in Strö  mung versetzt wird. Durch die Strömung  wird     dann.    das Turbinenrad 4 angetrieben,  welches     seinerseits    die Leistung auf die ge  triebene Welle 2     überträgt.     



  Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten  Getriebe     strömt    die Flüssigkeit in dem durch  die Pfeile 5 in Fig. 1 dargestellten Sinn im  Kreislauf durch die Kränze des Pumpenrades  3 und des Turbinenrades 4. Um die zur     Über-          tragung        notwendige        Strömungsenergie    zu er  halten,     wird,das    Pumpenrad 3 über ein Zahn  radgetriebe 6 angetrieben. Die Drehzahl des  Turbinenrades wird durch ein zweites Zahn  radgetriebe 13 wieder vermindert.  



  Zur Vermeidung von Strömungsverlusten  sind an Stellen, wo rasche Richtungsände  rungen erfolgen, Leitschaufeln 7 eingebaut.  Ferner ist zur     .Verminderung    der Verluste  der Strömungsquerschnitt ausserhalb des Be  reiches des Pumpen- und des Turbinenrades  wesentlich erhöht, um die     Geschwindigkeit    zu  verlangsamen. Damit     wird    die     Reibung    an  den Kanalwänden und die Wirbelung in der  strömenden     Flüssigkeit    vermindert.  



  Die Schaufeln 8 des Turbinenrades 4 kön  nen um ihre Längsachse 26 (Fig. 3) verdreht  werden. Sie     sind    zu ,diesem Zweck mit Zapfen  in Lagern der Nabe des Rades gehalten und  können mit einer in den Fig. 3 und 4 darge  stellten Vorrichtung im Innern der Nabe  relativ zur Nabe verstellt werden. Der  Antrieb dieser Vorrichtung erfolgt durch  den Servomotor 9! , (Fig. 1). Ein Kol  ben 10     wird        mittelst    der .durch die Lei  tungen 11 zu- bezw. abgeführten Flüssigkeit  verschoben. Das mit dem Kolben 10 ver-    bundene Gestänge 12 steuert die in der Nabe  angeordnete Verstellvorrichtung für die  Schaufel B.  



  Die Stellung der Turbinenschaufeln 8 hat  sich nach der Drehzahl der getriebenen Welle  2, ,dann nach der Drehzahl der treibenden  Welle 1 und schliesslich auch nach der Grösse  des zu übertragenden Moments zu richten.  Wenn die Schaufeln ,8 so stark verdreht wer  den, dass die     Druckseite    mit der Saugseite  wechselt, wird die Drehrichtung ,der Welle 2  umgekehrt. Das Wechselgetriebe     wird    dann       gleichzeitig    .ein Wendegetriebe.  



  Mit     Hilfe    der Leitungen 14, 15 und 16  können Instrumente zur Messung des Druckes  im Flüssigkeitskreislauf angeschlossen wer  den. Gegebenenfalls können auch Vorrich  tungen, welche den Druck der durch die  Schaufelkränze strömenden Flüssigkeit er  höhen, beispielsweise Pumpen, durch die  Leitungen 14, 15 und 16 angeschlossen wer  den. Es     wird    dann auf der Saugseite der  Pumpen- und der Turbinenschaufeln, insbe  sondere an den Abströmkanten, die Ent  stehung von Kavitationserscheinungen ver  mieden.  



  Ein geil 19     (Fig.    3) verhindert eine Ver  drehung,des in der Hohlwelle 20 der Turbine  angeordneten Gestänges 12     (Fig.    1 und 3).  Ein Gewinde 21 ist auf -dem Gestänge 12: an  geordnet, welches in einer Mutter     2'2,    gleitet.  Die     Mutter    verdreht sich dann bei Längsver  schiebungen des Gestänges 12 bezüglich der  Welle<B>20</B> und der Nabe 23. Die Mutter 22 be  sitzt einen     kegeligen        Zahnkranz    24, der     in.    die  Zahnräder 2.5 an den Schaufeln 8 eingreift.

    Bei einer Längsverschiebung des Gestänges  122 werden somit die     Schaufeln    um ihre  Längsachse 26 verdreht.     j     Bei dem zweiten in     Fig.    5 dargestellten  Beispiel wird der Flüssigkeitskreislauf in  einem Kanal, welcher die Gestalt eines     Torns     aufweist, ,geführt, um in denjenigen Ab  schnitten der Flüssigkeitsströmung, welche  ausserhalb des Gebietes des Pumpen- und des  Turbinenrades liegen, die Geschwindigkeit in  erheblichem Mass zu vermindern. Die Rippen  17 und 1,8 sind als Leitschaufeln ausgebildet      und derart gestellt, dass Stossverluste an den  Schaufeln des Pumpen- und des Turbinen  rades möglichst     vermieden    werden.  



  Bei dem in Fig. 6, 7 und 8 gezeigten Ge  triebe dreht das Pumpenrad 3 mit der Blei  chen Geschwindigkeit wie die treibende  Welle 1 und das Turbinenrad 4 mit der glei  chen Geschwindigkeit wie die getriebene  Welle 2, Zahnrädergetriebe sind somit nicht  notwendig. Im Gegensatz zu den Getrieben  nach den Fig. 1 und -5 sind hier nicht nur die  Schaufeln 8 des Turbinenrades 4, sondern  auch die Schaufeln 27 des Pumpenrades ver  drehbar auf der Nabe angeordnet.  



  Zur Steuerung der Turbinenschaufeln 8  ist ein Servomotor 28, welcher     mit,der    getrie  benen Welle mitdreht, angeordnet und zur  Steuerung der Pumpenschaufeln 27 ein Servo  motor 29, welcher mit der treibenden Welle 1  mitdreht. Dem Pumpenservomotor 29 wird  durch die     Leitungen    30 und dem     Turbinen-          servom.otor    28 durch die     Leitungen    31 Steuer  flüssigkeit zugeführt, bezw. von jenen wieder  abgeführt. Das zur Verdrehung .der Pumpen  schaufeln dienende Gestänge 32 wird durch  einen Kolben 33 in der Längsrichtung ver  schoben.  



  Die Servomotoren zur Verstellung der  Schaufeln des Getriebes können nach Fig. 8  dadurch vereinfacht werden, dass sie nur auf  einer Seite mit einer Flüssigkeit gesteuert  werden, während von der andern     Seite    eine  Kraft durch eine Feder ständig auf sie aus  geübt wird. Durch eine Leitung 34 (Fig. 8)  wird eine     Steuerflüssigkeit,    deren Druck nach  Massgabe der gewünschten Steuerung verän  dert wird, auf die eine Seite des im Zylinder  35 gleitenden Kolbens 36 geleitet. Auf die  Gegenseite des Kolbens .36 drückt die Feder  37. Der Kolben wird dann so verschoben, bis  die Federkraft dem jeweils eingestellten  Steuerdruck in der Leitung 35 Gleichgewicht  hält.  



  Die Form der Kanäle für den     Flüssig-          keits-Kreislauf    wird vorteilhaft so gewählt,  dass nur in der Umgebung der Kränze des  Pumpen- und des Turbinenrades eine hohe         Strömungsgeschwindigkeit    entsteht, sonst  aber zur Verminderung von Strömungsver  lusten die     Geschwindigkeit        vermindert    wird.  Zur Erhöhung des Druckes,     unter    welchem  die Flüssigkeit im Kreislauf strömt, können  Pumpen vorgesehen sein, welche ständig  Flüssigkeit in den Kreislauf pressen. Auch  die Leitschaufeln können verdrehbar angeord  net werden, um ihre Stellung nach den Strö  mungsverhältnissen der Flüssigkeit zu rich  ten.

   In     besondern    Fällen kann auch nur das  Pumpenrad verdrehbare Schaufeln erhalten,  während des Turbinenrad starr mit der Nabe  verbundene Schaufeln besitzt.  



  Sowohl Pumpe als auch Turbine können  je mehr als ein Propellerrad aufweisen.



  Fluid change gear. The. The invention relates to a fluid change gear which has at least one propeller wheel each for the pump and for the turbine and consists in that the blades of at least one of the propeller wheels are rotatably arranged on the hub.



  There are known fluid couplings in which both the blades of a propeller pump and the blades of a propeller turbine are not rotatably arranged on the hub. Then there are large losses in performance when the transmission works with operating conditions for which it is not rated. It is also known to rotate the blades, in particular of propeller turbines, with respect to their hub during operation, in order to adapt the power to the demand while the speed remains unchanged.



  In contrast to the known proposals, the speed of the driven shaft can be changed in the case of fluid change-speed transmissions according to the invention by rotating the blades, and if necessary the direction of rotation can even be changed to adapt the operation to the changing conditions .



  The operation of a fluid change-speed transmission designed according to the invention can be improved even further in that the fluid used to transmit the power is kept under increased pressure by a device, for example a pump. The emergence of cavitation is then avoided.



  The subject of the invention is explained in more detail by playing with the help of the drawing using three different Ausführungsbei.



       Fig. 1 and 2 show in longitudinal section and in cross section a first embodiment example, Figs. 3 and 4 also illustrate in longitudinal and cross-section a single unit of the first embodiment, and Fig. 5 shows a second embodiment in longitudinal section through the FIG. 6 shows a third exemplary embodiment, and finally, FIGS. 7 and 8 show a detail of the third exemplary embodiment in cross section and in longitudinal section.



  The in. Figs. 1, 5 and 6 are used to transmit mechanical power from a driving shaft 1 to a driven shaft 2. For this purpose, a pump wheel 3 is driven by the shaft 1, whereby the liquid surrounding the wheel is set in flow. The flow then becomes. the turbine wheel 4 is driven, which in turn transmits the power to the shaft 2 driven GE.



  In the transmission shown in FIGS. 1 to 4, the liquid flows in the sense shown by the arrows 5 in FIG. 1 in a circuit through the rings of the pump wheel 3 and the turbine wheel 4. In order to maintain the flow energy necessary for the transmission , The pump wheel 3 is driven via a gear transmission 6. The speed of the turbine wheel is reduced by a second gear 13 again.



  To avoid flow losses, guide vanes 7 are installed in places where rapid changes in direction occur. Furthermore, the flow cross-section outside the area of the pump and turbine wheel is increased significantly to reduce the speed in order to reduce the speed. This reduces the friction on the channel walls and the turbulence in the flowing liquid.



  The blades 8 of the turbine wheel 4 can be rotated about their longitudinal axis 26 (Fig. 3) NEN. They are held for this purpose with pins in bearings in the hub of the wheel and can be adjusted with a device shown in FIGS. 3 and 4 Darge inside the hub relative to the hub. This device is driven by the servomotor 9! , (Fig. 1). A piston 10 is closed or closed by means of the lines 11. discharged liquid shifted. The linkage 12 connected to the piston 10 controls the adjusting device for the blade B, which is arranged in the hub.



  The position of the turbine blades 8 has to depend on the speed of the driven shaft 2, then on the speed of the driving shaft 1 and finally also on the magnitude of the torque to be transmitted. If the blades 8 are twisted so much that the pressure side changes with the suction side, the direction of rotation of the shaft 2 is reversed. The change gear then becomes a reversing gear at the same time.



  With the help of lines 14, 15 and 16 instruments for measuring the pressure in the liquid circuit can be connected to whoever. If necessary, devices that increase the pressure of the liquid flowing through the blade rings, for example pumps, through lines 14, 15 and 16 can also be connected to whoever. The emergence of cavitation phenomena is then avoided on the suction side of the pump and turbine blades, especially at the trailing edges.



  A horny 19 (Fig. 3) prevents Ver rotation of the linkage 12 arranged in the hollow shaft 20 of the turbine (Fig. 1 and 3). A thread 21 is arranged on the rod 12: which slides in a nut 2'2. The nut then rotates with longitudinal displacements of the linkage 12 with respect to the shaft 20 and the hub 23. The nut 22 has a conical ring gear 24 which engages the gears 2.5 on the blades 8.

    In the event of a longitudinal displacement of the linkage 122, the blades are thus rotated about their longitudinal axis 26. In the second example shown in FIG. 5, the liquid circuit is guided in a channel, which has the shape of a torn, in order to reduce the speed in those sections of the liquid flow which are outside the area of the pump and turbine wheel to a considerable extent. The ribs 17 and 1, 8 are designed as guide vanes and are set in such a way that shock losses on the vanes of the pump and turbine wheel are avoided as far as possible.



  In the Ge gear shown in Fig. 6, 7 and 8, the pump wheel 3 rotates with the lead chen speed as the driving shaft 1 and the turbine wheel 4 with the same speed as the driven shaft 2, gears are therefore not necessary. In contrast to the transmissions according to FIGS. 1 and -5, not only the blades 8 of the turbine wheel 4, but also the blades 27 of the pump wheel are rotatably arranged on the hub ver.



  To control the turbine blades 8, a servo motor 28, which rotates with the driven shaft enclosed, is arranged and a servo motor 29 which rotates with the driving shaft 1 to control the pump blades 27. The pump servomotor 29 is supplied through the lines 30 and the turbine servom.otor 28 through the lines 31 control fluid, respectively. led away from them again. The rod 32 used to rotate the pumps is pushed in the longitudinal direction by a piston 33.



  The servomotors for adjusting the blades of the gearbox can be simplified according to FIG. 8 in that they are controlled with a liquid only on one side, while a force is constantly exerted on them from the other side by a spring. A control fluid, the pressure of which is changed according to the desired control, is passed through a line 34 (FIG. 8) to one side of the piston 36 sliding in the cylinder 35. The spring 37 presses on the opposite side of the piston .36. The piston is then displaced until the spring force keeps the control pressure set in the line 35 equilibrium.



  The shape of the channels for the liquid circuit is advantageously chosen so that a high flow speed only occurs in the vicinity of the rings of the pump and turbine wheel, but otherwise the speed is reduced to reduce flow losses. To increase the pressure under which the liquid flows in the circuit, pumps can be provided which constantly press liquid into the circuit. The guide vanes can also be rotated in order to adjust their position according to the flow conditions of the liquid.

   In special cases, only the pump wheel can have rotatable blades, while the turbine wheel has blades rigidly connected to the hub.



  Both the pump and the turbine can each have more than one propeller wheel.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Flüssigkeits-Wechselgetriebe, welches für die Pumpe und für die Turbine je mindestens ein Propellerrad aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schaufeln mindestens eines der Propellerräder verdrehbar auf der Nabe angeordnet sind, wodurch die Drehzahl der getriebenen Welle bezw. das Abgabedreh moment verändert werden kann. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des Turbinenrades verdrehbar auf der Nabe angeordnet sind. 2. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des Pumpenrades verdrehbar auf der Nabe an geordnet sind. 3. PATENT CLAIM: Fluid change gear, which has at least one propeller wheel each for the pump and for the turbine, characterized in that the blades of at least one of the propeller wheels are rotatably arranged on the hub, whereby the speed of the driven shaft respectively. the delivery torque can be changed. SUBClaims: 1. Transmission according to claim, characterized in that the blades of the turbine wheel are rotatably arranged on the hub. 2. Transmission according to claim, characterized in that the blades of the impeller are rotatably arranged on the hub. 3. Getriebe nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch verdrehbar angeordnete Leitschaufeln. 4. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Übertragung der Leistung dienende Flüssigkeit mittelst einer Vorrichtung unter erhöhtem Druck gehalten wird. Transmission according to patent claim, characterized by rotatably arranged guide vanes. 4. Transmission according to claim, characterized in that the liquid used to transmit the power is kept under increased pressure by means of a device.
CH177014D 1934-01-20 1934-01-17 Fluid change gear. CH177014A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2463582A (en) * 1942-10-05 1949-03-08 Eleanor May Wemp Torus chamber hydraulic torque converter
US2471179A (en) * 1943-01-23 1949-05-24 Ernest E Wemp Hydrokinetic torque converter
DE1225935B (en) * 1963-02-20 1966-09-29 Klein Schanzlin & Becker Ag System for stepless speed control

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