Flüssigkeitsturbogetriebe für verstärkte selbsttätige Momentsteigerung. Bei Flüssigkeitsturbogetrieben, die aus Pumpen-, Turbinen- und Leiträdern bestehen, kann die Sekundär- oder die Turbinendreh zahl n nach Fig. 1 je nach dem zu überwin denden Widerstand in weiten Grenzen vari ieren. Hält man die Pumpendrehzahl kon stant, so wird bei einem gewissen Turbinen drehmoment Mn, dem sogenannten Normal moment, bei normaler Drehzahl der gün stigste Wirkungsgrad 17" erreicht.
Verrin gert man die Turbinendrehzahl bis zum An fahren oder Festbremsen (n = 0), so steigt das Turbinendrehmoment M selbsttätig um einen Betrag an, der von der Anzahl, den Radien und den Besehaufelungen der Tur binenräder und Leitapparate, sowie von der Art der Pumpe abhängt (linke Äste der M Kurven).
Einer steigenden Turbinendrehzahl ent spricht umgekehrt ein Abfall der Drehmo- mente gemäss den rechten Ästen der M-Kur- ven. Bei der sogenannten "Leerlaufdrehzahl" ray sinkt das Moment auf Null.
Hat das Getriebe, zum Beispiel beim Kraftwagen, der Reihe nach verschiedene Zugkräfte, das heisst auch Drehmomente M zu überwinden, so stellt sich .die Turbinen drehzahl und Fahrgeschwindigkeit vollkom men automatisch und stufenlos auf den er reichbaren Betrag ein ("selbsttätige Moment steigerung"), ähnlich dem Reihen.sohlussmotor der Elektrotechnik.
Frühere Getriebe des Patentinhabers waren für Schiffe und nur auf Maximal-Wir- kungsgrad 17,1 gebaut, da ein Momentanstieg beim Anfahren dort unnötig und zwecklos war. So ergab sich eine ungefähr geradlinige Momentcharakteristik I (Fig. 1), deren An fahrmoment (n = 0) ungefähr den doppelten Betrag des Normalmomentes Mn und deren Leerlaufdrehzahl nL rd. den .doppelten Betrag der Normaldrehzahl der Turbine erreichte.
Der zugehörige Wirkungsgrad verlief etwa nach der Parabel Später entstand bei den Anwendungen für Landfahrzeuge, Hebezeuge usw. der Wunsch, die Zugkraft beim Anfahren schon durch geeignete Rücksichtnahme bei der hydraulischen Gestaltung möglichst weit gehend zu steigern. Zur Beurteilung der bei irgendeinem verlustlosen Getriebe erreich baren Idealdrehmomente bezw. -zugkräfte ist in Fig. 1 .die sogenannte "ideale Zugkraft hezw. Momentenhyperbel" M; gestrichelt ein getragen, welche die erwähnte Momenten linie I .der Schiffsgetriebe bei Normaldreh zahl berührt.
Dieser Hyperbel würde die gleichfalls gestrichelte horizontale 771-LRnie konstanten Wirkungsgrades entsprechen. Beim Anfahren würde eine unendlich grosse Zugkraft erreicht werden, woraus zu schlie ssen ist, dass jedes technische Getriebe beim Anfahren den Wirkungsgrad #i = 0 haben muss.
Die vorliegende Erfindung stellt sich nun zur Aufgabe, für Landfahrzeuge, Hebezeuge und dergleichen eine möglichst günstige, zwi schen der Kurve I und der idealen Hyperbel M; liegenden Momenten- bezw. Zugkraft linie mit erheblich einfacheren Mitteln als bisher zu verwirklichen. Alsdann ergibt sich von selbst ein möglichst völliger, zwischen .der parabolischen und der gestrichelten und i7;-Linie liegender Verlauf des Wir kungsgrades.
Der bezügliche Stand der Technik ist durch folgende Tatsache gekennzeichnet: Die Urausführung des Getriebes mit zwei Turbinenstufen erreichte, wie erwähnt, den geradlinigen Momentenverlauf gemäss der Linie I.
In Urpatenten des Erfinders (1905) ist unter anderem- .die Anwendung nur von aussen nach innen beaufschlagter Turbinen (Francis-Typ) und die Anwendung von drei bis fünf Turbinenstufen empfohlen, in spä teren Patenten die Vereinigung von zwei oder drei Turbinenkreisläufen gleichen Dreh sinnes.
Das Riessler=Getriebe hat im hydrau lischen Gang mit zweistufiger Turbine und abwechselnd festbremsbarem oder freilaufen dem Leitapparat nur die unter der geraden Linie I liegende, nach unten gekrümmte Mo- mentenlinie III erreicht.
Ljungström hält für Erzielung einer nach oben gekrümmten Momentenlinie gemäss II die Anwendung unendlich vieler Turbinen stufen bezw. mindestens jedoch die von .drei Stufen bei radialer Beschaufelung (davon zwei Francis-Turbinen), sowie die Anwen dung besonders steiler Austrittswinkel für notwendig.
Er ist auch,der Meinung, dass eine volle Entziehung .der Tangentialkomponenten c" der absoluten Strömungsgeschwindigkeit vor dem Rücktritt des Wassers in die Pumpe erforderlich sei (sogenannter ,;senkrechter Eintritt").
Coats erachtet die Anwendung einer Leitvorrichtung für nötig, welche aus einem Leitschaufelkranz mit festen Schaufeln und fünf Leitschaufelkränzen mit drehbeweg lichen .Schaufeln besteht. Die Turbine ist dabei nach Francis mit grossem Eintritts und kleinen Austrittsradius (das ist,der mitt lere Abstand .der Eintritts- bezw. Austritts fläche von der Drehachse durchgebildet.
Nach .dem bisherigen Stande .der Technik konnte sonach eine zwischen der-Geraden I und der Ideal-Hyperbel 1V21 liegende Zug- kraftsteigerung nur mit ungewöhnlich ver wickelten Bauarten erzielt werden.
Demgegenüber hat der Patentinhaber, zuerst durch vieljährige theoretische Berech nungen und dann durch Versuche, festge stellt, .dass ähnliche Zugkraftsteigerungen, wie nach Linie II der Fig. 1, .die bisher erst mit .drei Turbinenstufen oder mit .einem mit festen und fünf mit drehbaren ,Schaufeln aus- gerüsteten Leitkränzen erreicht wurden, ge gebenenfalls schon mit einer einzigen Tur binenstufe in einem Kreislauf, in den nur drei Schaufelkränze mit festen Schaufeln ge schaltet sind, erzielt werden können,
also mit einem Bruchteil der bisher nötigen Mittel.
Diese nach dem bisherigen Stande der Technik völlig unerwartete, ja .den Ansehau- ungen anderer Fachleute .diametral entge- gengerichtete Wirkung wird nun erfindungs gemäss. hauptsächlich durch die Kombination von drei bestimmten Merkmalen erreicht: a) Es :dürfen im Kreislauf nur Turbinen kränze angeordnet werden, deren Eintritts radius kleiner als der Austrittsradius oder ungefähr gleich demselben ist (also keine Francis-Turbinen).
b) Die Schaufeln der Turbinenkränze sind am Austritt unter so flachen Winkeln gegen den Umfang gestellt, dass die relative Austrittsgeschwindigkeit mit der :dortigen Umfangsgeschwindigkeit bei der Scheitel drehzahl in der Grössenordnung überein stimmt.
e) Die Schaufeln der Turbine müssen am Eintritt stark verdickt sein.
Jedes dieser Merkmale ist für sich be kannt, aber in andern Kombinationen, und demzufolge mit minderwertiger Moment steigerung, während erst -die Gesamtheit der selben den hier enthüllten überraschenden Fortschritt ergibt.
Die bisher übliche Zufügung von Zentri- petal-Turbinen des Francis-Typs (Eintritts radius grösser als Austrittsradius) zu :der hier mit stark veränderlicher Förderhöhe (und Wassermenge) arbeitenden Pumpe ver schlechtert zum Beispiel merklich die Mo mentsteigerung eventueller Turbinen nach Merkmal a oder b -I- c.
Die vielfach dargestellten und noch neuerdings besonders empfohlenen steilen Schaufelwinkel lassen die hier beabsichtigte Wirkung, insbesondere bei Kraftwagen, ebensowenig erreichen wie die Verwendung dünner Blechschaufeln oder ungenügend ver dickter Schaufeln.
Die bei Wasserturbinen an sich bekann ten stark verdickten Schaufelköpfe dienen hier noch zu dem besonderen Zwecke, um .das hochgesteigerte, bei den älteren Bauarten auf zwei oder drei Turbinenkränze verteilte Dreh moment, insbesondere beim Anfahren in Ily- drauliseh und vom Festigkeitsstandpunkt günetiger Weise, vorzugsweise durch einen einzigen Turbinenkranz, genügend betriebs- sicher zu schaffen.
Die Erfindung beruht noch auf der fol genden wichtigen Erkenntnis. Man hat ge- legentlich schon bei den alten Fourneyron- turbinen (Austrittsradius grösser als Ein trittsradius) beobachtet, :dass die Momenten- Charakteristik gegen den Festbremspunkt hin etwas nach :oben gekrümmt ausfiel. Diese in Flüsse eingebauten Turbinen arbeiten aber unter andern hydraulischen Bedingungen als die vorliegenden Getriebe.
Bei einer Dreh zahlverstellung zwischen Normal und Null bleibt nämlich :das Gefälle des Flusses kon stant. Beim in sich geschlossenen Turbo getriebe .dagegen ändert sich nicht nur das Gefälle für die Turbine erheblich, sondern auch die Wassermenge, weil nämlich in dem kurzgeschlossenen Kreislauf sofort eine Rückwirkung auf die Pumpe eintritt, die keine konstante Förderhöhe, sondern eine mit .der Wassermenge sehr stark veränderliche, aus .der Q-H-Charakteristik bekannte Förder- höhe liefert.
Die Wassermenge stellt sich aber so ein, dass die Gesamtwidemtän:de in Pumpe, Turbine und Leitvorrichtung (Rei bungen, 'Stösse und nützlich heruntergearbei- tete Gefälle) bestritten werden.
Die Erkenntnis, @dass die besondere An wendung kleinerer Eintritts-, grösserer oder höchstens gleicher Turbinenaustrittsradien unter -den eigenartig verschlungenen Strö- munb bedingungen der vorliegenden Getriebe überraschend hohe Momentsteigerungen ent scheidend mitbedingt, stellt einen wesent lichen Fortschritt der Getriebetechnik dar, insbesondere weil dadurch mit dem Vorurteil aufgeräumt wird, dass die an sich für :
den Scheitelwirkungsgrad günstige Francis-Tur- bine mit grösserem Eintritts- und kleinerem Austrittsradius auch für die selbsttätige Z:ug- kraftsteigerung beim Anfahren überlegen sei.
Besonders zweckmässig ist :es nun, .den oder die Iteitschaufelkränze in Gebiete mög lichst grosser Radien zu legen und den ver bleibenden Rücklaufkanal zur Pumpe als schaufellosen Raum auszuführen. Der Leit- apparat hat dem Wasser einen bestimmten Drall<I>c" . r</I> (Umfangskomponente mal Radius) zu erteilen.
Wird insbesondere die Austritts kante des Leitapparates auf grosses r gelegt, so kann c" und damit die ganze Strömungs- geschwindigkeit c und der dem c2 propor tionale Reibungsverlust erheblich .verringert werden, @da .die glatten Seitenwände :des fol genden schaufellosen Raumes poliert werden können und :daher geringste Reibungsverluste für :das nach innen anwachsende c" bedingen.
Fig. 2 stellt eines der üblichen Turbinen dreiecke dar, wobei erfindungsgemäss bei einem Turbinenschaufelkranz,dessen Ein trittsradius kleiner oder höchstens gleich dem Austrittsradius ist, die UmfangegescUwindig- keit u und die Relativgeschwindigkeit <I>w</I> am Kanalaustritt bei der Scheiteldrehzahl von gleicherGrössenondnungisind. Die Abweichun gen der Umfangsgeschwindigkeit w und der Relativgeschwin.digk-eit w am Kanalaustritt können hierbei :
etwa bis zu 15 % betragen. Bei Festbremsung erhöht sich w beträcht lich. Als .Schaufelwinkel sst. ergeben sich :dann Winkel < 35 , während bei grösseren Winkeln sich ungünstige Verhältnisse ulw (nämlich zu kleine ib im Vergleich zu w) er geben würden. Die Schaufels kann beispiels weise die .dargestellte abgerundete, bei Dampfturbinen, Propellern, Pumpen und Wasserturbinen an sich bekannte Form be sitzen, sie kann aber auch in geeigneter Weise zugespitzt sein, jedenfalls aber muss sie stark verdickte Eintrittsenden besitzen.
Gemäss Fig. 3, :die ein Beispiel des Er findungsgegenstandes betrifft, sitzt auf -der Primärwelle 1 das Pumpenrad 2, welches das Wasser unmittelbar in .den Turbinenschaufel kranz 3 ausgiesst, der :durch die Scheibe 8 mit .der Sekundärwelle 9 gekuppelt ist: Darauf strömt .das Wasser :durch :den auf grösstem Radius angeordneten Leits.chaufelkranz 4 ,des feststehenden Gehäuses 7 und dann zurück zur Pumpe durch den schaufellosen Raum 6. Mit dieser einfachen Anordnung sind beson ders gute Moment-Charakteristiken ähnlich Linie II in Fig. 1 erzielt worden.
Der Leitschaufelkranz 4 kann auch -durch .den Kranz 4' ersetzt sein. Es erbeben sich .dadurch einfachere .Schaufelformen für :den Leitschaufelkranz. Ferner lässt sich in einem solchen Falle gewünschtenfalls eine Axial- verschiebung des Leitschaufelkranzes leichter durchführen.
Während Fig. 3 eine allereinfachste Aus führungsform des Erfindungsgegenstan.d:es schematisch darstellt, ist in Fig. 4 ein ver bessertes Getriebe gezeichnet.
Diese .dienen hauptsächlich dazu, den Durchschnittswirkungsgmad für einen mög- lirbst weiten Bereich der Turbinendrehzahl n zu erhöhen.
Die erste, vom Erfinder schon früher angegebene Massnahme hierfür besteht :darin, dass der Kreislauf :des in Fig. <B>3</B> dar gestellten reinen Momentwandlers .durch ge eignete Untätigmachung des oder der Leit- schaufelkränze in einen praktisch leitappa- ratelosen Kupplungskreislauf verwandelt wird.
Das Mittel hierzu besteht darin, :den Leit- apparat in geeigneter Weise zu bewegen. Dies kann erstens dadurch geschehen, dass man ihn in an sich bekannter Weise frei rotieren lässt, zweitens dadurch, .dass man ihn aus -dem Kreislauf durch axiales Verschieben entfernt und durch einen schaufellosen Raum oder durch einen Kanal ersetzt, welcher nur Stützschaufeln ohne nennenswerte Drallände- rung enthält. Endlich können die beiden letztgenannten Massnahmen vereinigt ausge führt werden.
Beim Getriebe nach Fig. 4 haben die Teile 1, 2, 3, 9 die frühere Bedeutung, je doch besitzt der Leitapparat zwei verschie dene Kränze 4a und 4b, welche zusammen gekuppelt an -der:Scheibe 11 sitzen, deren Nahe 14 auf der festen Büchse 13 gleitet, durch welche die Primärwelle 1 hindurchgeht. Die Teile 13 und 14 sind in vom Erfinder früher angegebener Weise so miteinander verbunden, @dass 14 auf 13 eine Axialschiebung, jedoch keine Drehung ausführen kann.
Dagegen kann Büchse 14 auf bezw. zusammen mit der Primärwelle 1 nach 'Wunsch, rotieren oder durch die Bremsscheibe 16 durch eine geeig nete, nicht bezeichnete Bremsvorrichtung gegen Drehung festgehalten werden.
Der Zweck dieser Einrichtung besteht zum Beispiel darin, bei kleinen Fahrge schwindigkeiten (Anfahren) zur Erzeugung höchster Zugkräfte und Wirkungsgrade den Leitscbaufelkranz 4a einzuschalten, bei hoher Fahrgeschwindigkeit dagegen den Kranz 4b, der eine entsprechend angepasste Sehaufelung besitzt. Bei höchsten Fahrge schwindigkeiten können dann beispielsweise die Leitapparatkränze überhaupt durch Lö sung der Festbremsung bei 16 losgelassen und das Getriebe dadurch in eine weiche Kupp lung verwandelt werden.
Die letztere kann endlich bei höchster Geschwindigkeit durch Einschaltung einer geeigneten Festkupplung nach dem Reibungs- oder Zahnprinzip durch starre Kupplung ersetzt und der Wirkungs grad 71 gemäss Fig. 5 auf nahezu 100% ge bracht werden, so dass auf engstem Raum alle heute verfügbaren Mittel zur Steigerung von Zugkraft und Wirkungsgrad vereinigt sind.
Die Festkupplung kann im innern Kern des Kreislaufes oder im Innern des Getriebe gehäuses oder ausserhalb desselben angeordnet sein.
Nach Fix. 4 ist sie gemäss dem zweiten Fall und als Zahnkupplung ausgeführt. Am Primärteil 1, 2 sitzen die Zähne 18, am Se kundär- und zugleich axial beweglichen Kupplungsteil 20 sitzen die Zähne 19. Der Teil 20 ist beispielsweise als Kolben ausge führt, der sich in dem zylindrischen Ansatz 25 .des Gehäuses 5 axial verschieben und durch eine Druckquelle, zum Beispiel durch Überdruck oder Unterdruck von Wasser, Öl, Drizekluft oder .dergleichen bezw. automatisch durch den Druck im Getriebe selbst sich be einflussen lässt, .derart,
dass 18 und 19 und damit 1 und 9 direkt gekuppelt werden kön nen. Die Rückführung dieses Kupplungs gliedes kann entweder durch eine Zugfeder <B>2)</B> oder selbst wieder durch Flüssigkeits- 22 über- oder -unterdruck erfolgen. Die Dre hung von Kolben 22 gegenüber Zylinder 25 wird durch geeignete Lappen 23 an 20 und 25 verhindert.
Innerhalb der Scheibe 11 des Leitappa- raten kann die mit der Hülse 13 starr gekup- pelte Scheibe 10 angebracht werden, um .die Reibungsverluste im hydraulischen Kupp- lungsgang namentlich dann einzuschränken, wenn nur ein einziger Leitapparatkranz vor handen ist, der axial nach rechts verschoben ist, wie in Fig. 6 dargestellt.
In Fig. 6 ist ein Getriebe dargestellt, bei welchem einerseits der Leitapparate-kranz 4a auf einer feststehenden Axialbuehse nach rechts. aus .dem Kreislauf heraus entfernt wer den kann, während anderseits eine Einschei benkupplung im Innern des Kreislaufkernes die direkte Kupplung besorgt. Zu .diesem Zweck ist beispielsweise am Pumpenrad 2 .die elastische Scheibe 2 7 befestigt, gegen welche vom Sekundärläufer 5 aus .die Kupp lungsringe 28, 29, zum Beispiel durch hy- Üraulisehen Druck gepresst werden können.
Dieselben bilden eine Art von Ringkolben innerhalb einer geeigneten Kammer des Se kundärteils 5 und sind in geeigneter Weise in ihren Axialgleitstellen zum Beispiel .durch Kolbenringe abgedichtet und in bekannter Weise gegen. .Drehung gesichert. Die Gleit- ringe der Kupplung können durch Feder druck oder durch hydraulischen Druck zu rückgezogen werden.
Die hydraulischen Mit tel hierfür sind in früheren Patenten des Er finders beschrieben und sollen hier .deshalb nicht näher dargelegt werden.
In Fig. 7 ist schematisch ein Getriebe dar gestellt, bei welchem die Festkupplung zwi schen der Primärwelle 1 und der Sekundär welle 9 ausserhalb des hydraulischen Ge triebegehäuses 5, nämlich bei 30 auf der Seite .der :Sekundärwelle 9 angeordnet ist. Dies gewährt eine besonders gute Zugängigkeit ,der Einzelteile dieser Festkupplung, gleich gültig, ob .diese als Reibungs- oder als Zahn kupplung ausgeführt ist.
Die Kupplung 30 kann hierbei wiederum wie in Fix. 4 so auf gebaut sein, dass ein Kupplungsteil auf der Sekundärwelle 9 befestigt ist, während der andere Kupplungsteil auf dem Ende der Primärwelle 1 sitzt, die zu diesem Zwecke durch das Getriebe 5 hindurchgeführt ist und in der Sekundärwelle 9 abgestützt sein kann.
Selbstverständlich kann 30 auch eine hy draulische Strömungskupplung nach dem Turboprinzip darstellen, wobei der besondere Vorteil entsteht, dass - .dieselbe hydraulisch vollkommen unabhängig vom Momentwand- ler 5 gebaut werden kann, also mit gering stem Schlupf und demgemäss höchstem Wir kungsgrad. Dies gibt zugleich den Vorteil einer dauernd hochelastischen Übertragung durch rein hydraulische Zwischenglieder.
Bei Erläuterung .der Fig. 4 wurde zur weiteren Steigerung der Anfahrzugkräfte und zugleich der Wirkungsgrade das Mittel angegeben, die Leitapparate doppelt oder mehrfach auszuführen und für sich in den selben, sonst urigeänderten Kreislauf je nach der gewünschten Gangart axial einzuschie ben.
Von früheren Konstruktionen des glei chen Erfinders unterscheidet sich diese Mass nahmedadurch, dass früher mit dem Ver schieben des Leitapparates (bei gleichem Drehsinn) zugleich ein Übergang auf einen neuen, vorher untätig gewesenen Zweig .des Kreislaufes verbunden war, während jetzt derselbe uriverzweigte Kreislauf in Benut zung bleibt.
Diese Massnahme kann nun noch weiter dahin verbessert werden, dass nicht nur ein neuer Leitapparatkranz, sondern zugleich auch ein neuer Turbinenschaufelkranz in ge eigneter Weise, zum Beispiel gleichfalls durch Agialschiebung, eingeschaltet wird. Es entspricht dann jedem einzelnen Leit- apparatekranz ein der betreffenden Gang art angepasster Turbinenschaufelkranz. Diese kombinierte Massnahme gewährt höchste Wir kungsgrade im Sinne der Fig. 5.
In manchen Fällen entsteht dabei jedoch der Nachteil, dass der mechanische Zusam menhang zwischen Gehäuse und Kern .des Kreislaufes oder andern entsprechenden Tei len verloren wird, so @dass besondere Stütz schaufeln, welche den .Drall im wesentlichen unverändert lassen, angewendet werden müs sen, um diesen Zusammenhang herzustellen.
Dieser an sieh nicht erhebliche Nachteil kann nun durch eine weitere Massnahme über wunden werden, indem nämlich die Leit schaufeln des Leitapparates und/oder die Schaufeln der Turbine in einen Einlauf- und einen Auslaufteil zerlegt werden, von denen .der letztere ständig benutzt wird und gleichzeitig zur Verbindung von Aussenwand und Innenkern des Kreislaufes dient, wäh rend der wirkungslos steuerbare Einlaufteil, so gestaltet wird, dass er .dem nur für höhere und mittlere Geschwindigkeiten geeigneten Auslaufteil zu einer Art Hakenschaufel er gänzt,
welche wiederum für kleinere .Ge- schwindigkeiten und insbesondere für,die Er zeugung höchster Anfahrzugkräfte best geeignet ist.
Hierdurch werden gewisser- massen die in früheren Patenten des Erfinders dargestellten zwei- oder mehrfach verzweig ten Kreisläufe für Wechselgetriebe in einen einzigen Kreislauf zusammengelegt und da durch eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung erzielt, zumal sich gezeigt hat, dass die Pumpe schon in sich hydraulisch für beide Gangarten günstige Eigenschaften ver körpern kann.
Fig. 8 stellt derartige, aus einem Einlauf teil 36 und einem Auslaufteil 31 bestehenden Sonderschaufeln dar, welche sowohl für die Veränderung der Leitapparate wie für die der Turbinenläufer verwendet werden kön nen. 31 hat zum Beispiel die typische Form der Überdruckschaufeln entsprechend höherer und mittlerer Geschwindigkeit der Turbine, während die Vereinigung von 36 und 31 eine günstige Gleichdruck - Turbinenschaufelung ergibt.
37 sind sogenannte Spaltschaufeln, welche hinter die verdickten Köpfe der stän dig tätigen Hauptschaufeln 31 greifen und mit diesen spaltflügelartige Hilfskanäle bil den. Die Spaltschaufeln 37 können .durch entsprechende .Steuerglieder axial ein- und heraus.geschoben werden und entweder .die Aufgabe der Vors.chaufeln 36 übernehmen oder gemäss der Fix. 8 die Wirkung dieser unterstützen.
Als weitaus bestes Mittel zur Herstel lung einer solchen Universalschaufelung eig net sich wieder das vom Erfinder in seinen Urpatenten angegebene Mittel der Axialver- schiebung des Einlaufteils bezw. des die Schaufeln 36 enthaltenden Ergänzungskran zes.
Diese Einrichtung ist in Fig. 9 darge stellt, wo zum Beispiel 31" :den dauernd be nutzten Kranz .des Leitapparates bedeutet, während 36" der Ergänzungsteil ist, der in die mit der festen Leitvorrichtung verbun dene Kammer 32 verschwinden kann. Die Bewegung erfolgt zum Beisspiel in bekannter Weise mit Hilfe des hydraulischen Druckes im Getriebe selb>t. Sie ist bekannt und soll daher hier nicht näher erläutert werden. Der Ergänzungsluanz 36" liegt selbstverständlich im Strömungssinn vor dem .dauernd benutz ten Auslaufkranz 31", also hier zum Beispiel auf grösserem Radius als 31".
Genau entsprechend kann nun zur Er zeugung der höchsten Anfahrzugkräfte und \Virlz-ungsg@rade auch ein Turbinen-Auslauf- kranz 31' mit .dem Gehäuse 5 und dem Kern 33 fest verbunden sein, während der Zusatz kranz 36' in die Kammer 34 des Sekundär läufers bei mittleren und höheren Fahrt stufen verschwinden kann. Die Verstellung kann zum Beispiel in der vom Erfinder frü her angegebenen Weise sogar automatisch er folgen. Die Aufnahmekammern 32 und 34 können je nach Wunsch im innern des Ker nes (s. Kammer 34) oder ausserhalb des Kreis laufes (vergl. Kammer 32) liegen.
In Fig. 9 ist ferner noch schematisch an gedeutet, wie die als Reibungs- oder Zahn kupplung ausgebildete Vorrichtung 35 zwi schen Primärwelle 1 und Sekundärwelle 9 innerhalb des Pumpenrades 2 angebracht sein kann. Auch bei geteilten Leitradkränzen 36", 31" kann natürlich in ähnlicher Weise wie bei Fig. 4 und 6 ausser der Axialbewegung des Ergänzungskranzes 36" noch ein Frei laufenlassen beider Leitkränze durchgeführt werden,
so dass die ständig tätigen Leitschau- feln und die Vorschaufeln wahlweise ent weder einzeln für sich oder zusammen frei umlaufen gelassen :oder festgebremst wer den können.
Die nur bei kleineren Turbinendrehzahlen in Tätigkeit gesetzten Vorschaufeln können auch an einer von den Hauptschaufeln voll kommen getrennten Stelle liegen. Zum Bei spiel könnte in Fig. 4 :der Turbinenkranz 3 beweglich eingerichtet werden und als Vor achaufelkranz Verwendung finden, während am äussern Scheitel der Axialturbinenkranz 3a als Hauptsehaufelkranz ständig benutzt wird. In ähnlicher Weise kann auch der Vor kranz eines Leitapparates von seinem Haupt kranz räumlich erheblich durch einen schau fellosen Kanal getrennt sein.
Diese Trennung kann auch hydraulische Vorteile bieten, um ungeordnete Strömungen, wie .sie bei Stoss gang vielfach auftreten, möglichst frühzeitig stromauf oder stromab zu ordnen und da- :dureh Zugkraft und Wirkungsgrad zu stei gern. Auch lässt sich vielfach eine erheb lich bessere Raumausnutzung .des Kreislau fes erzielen und die Reynolds'sche Kennziffer .der Schaufelkanäle erheblich vermehren, was auf die Reibungsverluste günstig wirkt.
In besonderen Fällen können die Vor schaufeln gegebenenfalls mit :doppelter oder :dreifacher Schaufelzahl des Hauptkranzes ausgeführt sein, um die Stossverluste bei be sonders langsamer Gangart, das heisst klei nem n, weitgehend zu verringern und .da durch die Anfahrzugkräfte besonders stark zu steigern.
In den Figuren sind :Getriebe mit Tur binen nach dem Zentizfugalsystem mit klei nem Eintritts- und grösserem Austrittsradius :dargestellt. Dies ergibt die an sich günstig sten Resultate in bezug auf Momentstei gerung. Jedoch können :der Eintritts- und :der Austrittsradius in geeigneten Sonder fällen auch ungefähr gleich gemacht werden, ohne dass diejenigen Verschlechterungen :der Zugkraftsteigerungeintreten, welche :den von aussen nach innen beaufschlagten Francis- Turbinen zu eigen sind.
Selbstverständlich können statt der dar gestellten einstufigen Turbinen auch zwei und mehrstufige Turbinen im Sinne der Er findung angewendet werden. Zum Beispiel können auf der gleichen (etwa linken) .Seite des Kreislaufes zwei Zentrifugalturbinen- schaufelkränze (Fourneyron) mit zwisehen- gesehaltetem Leitapparatekranz ausgeführt werden, wobei entweder der ganze übrige Kreislauf schaufelfrei gestaltet,
oder nur nahe seinem äussern Umfang mit einem zweiten Leitapparatekranz ausgerüstet wird, oder es kann ein Zentrifugalturbinenkranz ähnlich 3 der Fig. 3 mit einem Axialtur- binenkranz am Scheitel unter Zwischenschal tung eines geeigneten Leitkranzes kombiniert werden.
Eine weitere wichtige Verbesserung ge genüber .den bisherigen Turbinengetrieben besteht darin, dass am Eintritt der Pumpe ein Vordrall enl . r, von 25 bis 50 % des Aus- trittsdralles % . r2 durch geeignete Gestal- tunc der Schaufelung des vorhergehenden Kranzes (Leitkranzes oder Turbinenkranzes) herbestellt werden kann.
Diese Erkenntnis hat sich als besonders günstig erwiesen, um eine möglichst einfache Schaufelung für die Pumpe zu erzielen. Ja man kann sogar so weit gehen, dass der relative Eintrittsdrall w"1 <I>.</I> r.- zu Null -wird, so dass auch w", (die Umfangskomponente .der relativen Eintritts geschwin.digkeit) zu Null wird, .das heisst .die Pumpenschaufel unter ungefähr rechtem Winkel gegen den Umfang des Pumpenrades steht (Fig. 10, rechter Winkel R).
Man kann infolgedessen zylindrische Pumpenschaufeln verwenden, dass heisst Schaufeln, deren Er zeugende parallel zur Achse des Pumpenrades liegen. Dies bedeutet einen wichtigen Fort schritt in bezug auf Verbilligung derartiger Getriebe, weil zylindrische Schaufeln nicht nur im Guss oder in der sonstigen Herstellung billiger sind, sondern vor allem auch viel leichter zu bearbeiten und zu polieren sind.
Selbstverständlich -braucht die genannte Vorschrift relativ senkrechten Eintritts nicht mathematisch strengdurchgeführt zu wer den, es genügt schon, wenn durch hinreichend grossen Vordrall ein entsprechend steiler Ein- trittswinkel erzielt wird.
Ein weiterer Vorteil der genannten Mass nahme besteht darin, dass die sonst meistens bei den Pumpen unumgängliche relative Ver zögerung .der relativen Eintrittsgeschwindig- keit w, auf einen wesentlich kleineren Betrag vermindert, ja in die wesentlich günstigere Relativbeschleunigung (w2 <I>></I> w,) verwandelt werden kann. Verzögerung in Turbinen kanälen ist bekanntlich in jedem Falle un günstig, in besonderem Masse jedoch Relativ verzögerung in Pumpen- oder Turbinenlauf rädern.
Bemerkenswert ist dabei, .dass der einzige Konstrukteur, der bisher mit lauter festen, das heisst nicht irgendwie Tegulier- baTen Turbinenschaufelungen, ,die stark nach oben gekrümmte Momentlinien II der Fig. 1 erzielt hat, nämlich Lysholm-Ljungström, in seinen Patenten empfiehlt, vor der Pumpe keinen Vordrall zuzulassen, sondern die Um fangskomponente der .Strömung, durch die vorhergehenden Laufräder möglichst voll ständig bis auf Null zu entziehen,
.damit näm lich,der angebliche Austrittsverlust aus dem letzten Turbinenkranz, der in Wahrheit beim Transformator überhaupt nicht existiert, möglichst gering werde. Die erwähnten Mass nahmen bedeuten daher eine Richtigstellung dieser aus einem grundlegenden Irrtum ent stehenden Anschauungen.
Ein weiterer Vorteil der in den Fig. 4 bis 9 angegebenen Getriebe besteht darin, .dass man auf Wunsch mittelst derselben eine zusätzliche Bremswirkung erzielen kann. Be sonders ist .diese Wirkung erwünscht, wenn man längere Talfahrten vornehmen will, oder vor einem unvorhergesehenen Hindernis steht, so dass eine Bremswirkung mit allen .Mitteln notwendig wird. Nach dem Anfahren wird man in der Regel das Turbogetriebe als Kupplung benutzen, oder mit einer in direkten mechanischen Kupplung fahren,
so .dass es nach -dem oben .dargelegten notwendig ist, .den Leitapparat im Kreislauf entweder durch Mitlaufenlassen oder durch Heraus schieben aus dem Kreislauf untätig zu machen.
Will man nun bei einer solchen Gangart die Sekundärwelle abbremsen, so schaltet man den Leitapparat wieder ein, indem man ihn festhält, oder ihn wieder in .den Kreislauf hinein schiebt. In .derselben Weise, wie frü her beim Anfahren durch das Turbogetriebe eine starke Momentsteigerung erzielt wurde, wird nunmehr durch das Einschalten des Leitapparates, also durch den Übergang von der Kupplung auf Momentwandler, eine starke Bremswirkung im Sekundärteil erzielt.
Diese Bremswirkung kann dadurch noch er höht werden, -dass im Kreislauf irgendwelche passenden Drosselstellen zusätzlich in Tätig keit gesetzt werden. Eine besonders starke Bremswirkung erreicht man, indem man die Primärwelle mittelst einer auf diese wirken den Bremseinrichtung abbremst. In beiden Fällen wirkt das Turbogetriebe als Wasser bremse.