Getriebe zur Umformung einer Drehzahl bezw. eines Drehmomentes. Die Erfindung betrifft ein Getriebe zur Umformung einer Drehzahl bezw. eines Dreh momentes, bei dem mindestens ein Pumpen rad Leistung an ein in einem geschlossenen Kreislauf umlaufendes Arbeitsmittel abgibt, das seinerseits mindestens ein Turbinenrad betätigt. Als Arbeitsmittel für solche Ge triebe sind bis jetzt Flüssigkeiten, vorzugs weise Wasser, verwendet worden.
Im Gegensatz dazu ist gemäss vorliegen der Erfindung<B>du</B> Arbeitsmittel bei einem Getriebe der oben erwähnten Art ein Gas, und zwar vorzugsweise Druckluft, also ein kompressibles Medium. Ein solches Getriebe bietet bei geeigneter Ausbildung den Vor teil, dass sich die durch dasselbe übertrag bare Leistung durch Änderung des Gas druckes verändern lässt; je nach der Grösse des Druckes lässt sich nämlich mehr oder weniger Gas in das Getriebe einfüllen und somit das Gewicht der umlaufenden Menge des Arbeitsmittels verändern.
Infolgedessen ist es möglich, mit wenigen Modellen für sämtliche in Betracht kommenden Leistungen auszukommen, was vom Herstellungsstand punkt aus äusserst zweckmässig ist.
Durch Wahl eines verhältnismässig grossen Gasdruckes lässt sich ferner selbst dann, wenn verhältnismässig .grosse Leistungen zu übertragen sind, mit kleinen Abmessungen für das Getriebe auskommen.
Bei Verwendung eines Gases an Stelle von Wasser ist ferner jedes Rosten beseitigt, so dass alle Wandungen sauber bleiben und die Reibungsverluste sich infolgedessen auf ein Mindestmass herabdrücken lassen. Da durch ist eine Steigerung des Wirkungs grades möglich. Auch ist jede Kavitations gefahr, wie sie bei Flüssigkeitsgetrieben in folge Verdampfung des umlaufenden Ar beitsmittels auftritt, vermieden, so dass mit nur durch die Festigkeit der zur Verwen .dung kommenden Baustoffe begrenzten, ho hen Umfangsgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann.
Dass Arbeitsgas kann zweckmässig erhitzt sein, was die8challgeschwindigkeit des Gases erhöht und damit die höchstzulässige Um- fangsgeschwindigkeit ,der Räder zu erhöhen gestattet.
Bei Verwendung von ,Gas als Arbeits mittel ist es ferner möglich, den Wirkungs grad wies Pumpen- und Turbinenrades gegen über solchen, die von Flüssigkeit durchströmt werden, zu erhöhen, da in diesem von Gas durchströmten Kreiselrädern mit hohen Reynoldschen Zahlen hinsichtlich der profil- förmigen Schaufelungen gearbeitet werden kann, was die Reibungsverluste an den Schaufelungen zu verringern gestattet.
Das Pumpenrad isst zweckmässig als Pro pellerrad ausgebildet. Ein solches Rad er möglicht grosse umzuwälzende Arbeitsmittel mengen bei kleinstem Durchmesser auf den erforderlichen Druck zu fördern, da -dasselbe bei grosser Schnelläufigkeit und grosser Schluckfähigkeit mit gutem Wirkungsgrad arbeitet.
Letzteres ist besonders wichtig, weil die ,Strömung im Pumpenrad, im Gegen satz zum Turbinenrad, unter Druckanstieg vor sich geht, was bekanntlich die Erzielung eines guten Wirkungsgrades besonders er- schwert. Die Flügel eines solchen Propeller rades werden zweckmässig verstellbar an geordnet.
Sowohl diese Flügel, als auch die ,Schaufeln des Turbinenrades können erfor derlichenfalls .aus Leichtmetall hergestellt sein; ,da ,diese Teile vom gasförmigen Ar beitsmittel, im Gegensatz zu den Flüssig- keiten, nicht angegriffen werden.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt: Fig. - leinen Längsschnitt ,durch einen Teil eines aerödynamischen Getriebes; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II ,der Fig. 1, und Fig. 3 ein Schnitt nach ,der Linie III-III ,der Fig. 1.
1 bezeichnet eine Primärwelle, welche ihren Antrieb von einer nicht :gezeichneten Kraftquelle erhält. Auf ,diese Welle ist ein Pumpenrad 2 gekeilt, ,das als schnellaufen des, axial durchströmtes Propellerrad aus gebildet ist. 3 isst eine 'Sekundärwelle, auf die ein Turbinenrad 4 gekeilt ist. Dieses Turbinenrad 4 ist als langsam laufendes, mehrstufiges Überdruckrad ausgebildet.
Die Welle 3 .gibt Leistung an eine nicht .gezeich nete, anzutreibende Vorrichtung, ,die eine Arbeitsmaschine, Welle oder dergleichen sein kann, ab. 5 bezeichnet ein feststehendes Ge häuse, in,dem ein Umlaufkanal 6 vorgesehen ist. Dieser Kanal wird zum Teil auch von ,den Scheiben der Räder 2, 4 begrenzt, deren Schaufeln 2' bezw. 41 in diesen Kanal ragen.
42 ,sind die dem Turbinenrad 4 zugeordneten, am feststehenden Gehäuse 5 befestigten Leit- schaufeln. 11 bezeichnet eine mit :den Wan- dungen,des Gehäuses 5 fest verbundene, dem Pumpenrad 2 vörgeschaltete Leitvorrichtung. Der Umlaufkanal 6, dessen Wandungen voll kommen glatt sind, ist mit einem gasförmi gen Arbeitsmittel, vorzugsweise Druckluft, gefüllt.
Solche Druckluft lässt sich durch einen Stutzen 7 in den Kanal 6 von einer nicht gezeichneten Quelle einführen; allfäl lige Leckverluste, die trotz Vorsehens der Stopfbüchsen 8, 9 noch eintreten, können durch Zuführen von Ergänzungsdruckluft aus jener Quelle ausgeglichen werden.
Bei dem beschriebenen Getriebe gibt ,dass Pumpenrad 2 Leistung an die im Umlauf kanal 6 enthaltene, unter Druck befindliche Luft ab und bewirkt dadurch ,deren Umlauf im Kanal 6 in Richtung ,des Pfeils A. Die umlaufende Luft gibt dann ihrerseits in den Schaufeln 41 des Turbinenrades 4 Leistung an letzteres ab.
Die Luft beschreibt somit einen geschlossenen Kreislauf, wobei die Leitvorrichtung 11 immer wieder deren rich- tige Zuführung an das Pumpenrad 2 be wirkt.
Zufolge entsprechender Ausbildung der Schaufeln 2' ,des Pumpenrades 2 und der Schaufeln 41, 42 läuft das axial durchströmte Pumpenrad 2 wesentlich schneller als das Turbinenrad 4, so dass im Getriebe eine Um formung der Drehzahl,der primären Welle 1 ins Langsame erfolgt. Zweckmässig wird das Pumpenrad, wie gezeigt, einstufig und das Turbinenrad mehrstufig ausgebildet, und die Winkel, Schaufelformen, Teilungen usw.
-die ser Räder werden so gewählt, ,dass die spe zifische Umdrehungszahl des Pumpenrades mindestens zweimal so gross ist wie diejenige des Turbinenrades.
Zwecks Abführung der im Getriebe in Wärme umgewandelten Energie kann dem von den Wandungen des :Gehäuses 5 begrenz ten Raum 10 in nicht gezeichneter Weise ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, zugeführt werden. .Zu demselben Zwecke können am Gehäuse 5 auch für Luft- oder Wasserküh- lung bestimmte Rippen vorgesehen werden.
Die Leistung, welche sich durch das Ge- triebe übertragen lässt, hängt vom Gewicht der umlaufenden Luftmenge ab. Um keine zu grossen Abmessungen für das Getriebe zu bekommen, empfiehlt es sich, dafür zu sor gen, dass im Umlaufkanal 6 selbst an der Stelle niedrigsten Druckes noch ein Über- druck gegenüber der Atmosphäre von meh reren Atmosphären, zweckmässig ein Druck von über 5 ata, vorhanden ist. Nach oben ist der Druck der Luft keiner Einschrän kung unterworfen.
Durch Änderung des Druckes der im Umlaufkanal 6 umgewälzten Luft, was sich durch Zuführen von Luft höheren Druckes durch den Stutzen 7 hindurch oder durch Ablassen von Luft aus dem Kanal 6 durch diesen Stutzen 7 erreichen lässt, kann in höchst einfacher Weise die durch das Ge- triebe übertragbare Leistung innerhalb wei- testen Grenzen verändert werden.
Die Schaufeln des Pumpenrades können verstellbar ausgebildet sein. In einem sol chen Falle lässt sich in einfacher Weise mit Hilfe des Getriebes eine Umformung des Drehmomentes zwischen den Wellen 1 und 3 erreichen.
Unter Umständen kann es sich empfeh len, die im Umlaufkanal 6 umgewälzte, un ter Überdruck befindliche Luft durch Zu führung von einer äussern Wärmequelle ent nommener Wärme zu erhitzen.
Erforderlichenfalls können in einem ein zigen Gehäuse mehrere Pumpen- und Tur binenräder untergebracht sein. Dabei kön nen mehrere Räder derselben Gattung ent weder unmittelbar hintereinander geschaltet sein, oder es können in der Strömungsrich- tung abwechselnd ein Pumpen- und ein Tur binenrad aufeinander folgen. Der Umlauf kanal 6 kann allenfalls durch in der Strö mungsrichtung verlaufende Zwischenwände in eine Anzahl Abteilungen unterteilt sein.
Zweckmässig werden die zur Führung,des Arbeitsmittels dienenden Wandungen des Gehäuses 5 und das oder die Turbinenräder so ausgebildet, dass,das Arbeitsgas, abgesehen von dem oder den Pumpenrädern, in denen eine Druckerhöhung stattfindet, nur unter Beschleunigung, also unter Druckabfall, fliesst.
Als Arbeitsmittel kann irgend ein Gas in Betracht kommen, also ausser Luft zum Beispiel auch Stickstoff, Helium und der gleichen.