DE102012223742B4

DE102012223742B4 - Hydrodynamic machine

Info

Publication number: DE102012223742B4
Application number: DE201210223742
Authority: DE
Inventors: Rolf Straub; Reinhard Becker
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: DE102012223742A1

Abstract

Hydrodynamische Maschine (16) umfassend zumindest ein Schaufelrad (2) mit einem sich ringförmig um eine Mittenachse (A) erstreckenden Grundkörper (3) und einer Beschaufelung aus in ihrer Lage gegenüber dem Grundkörper (3) unveränderlichen feststehenden Schaufeln (4) und drehbar im Grundköper (3) gelagerten, Verdrehschaufeln (5) und mit einer den Verdrehschaufeln (5) zugeordneten Verstellvorrichtung (1); gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – jeweils einer Gruppe (6) aus einer oder mehreren in Umfangsrichtung einander benachbart angeordneten feststehenden Schaufeln (4) ist in Umfangsrichtung benachbart eine Gruppe (7) aus einer oder mehreren in Umfangsrichtung um die Mittenachse (A) einander benachbart angeordneten Verdrehschaufeln (5) nebengeordnet; – die Verstellvorrichtung (1) umfasst jeweils den Verdrehschaufeln (5) einer Gruppe (7) gemeinsam zugeordnete hydraulisch beaufschlagbare Kolbenelemente (8), wobei das einzelne einer Gruppe (7) von Verdrehschaufeln (5) zugeordnete Kolbenelement (8) an den einzelnen Verdrehschaufeln (5) dieser Gruppe jeweils exzentrisch zu deren Drehachse (11.1, 11.2) direkt angelenkt ist; – das einzelne Kolbenelement (8) ist über zumindest einen Teilbereich der Erstreckung der Beschaufelung in radialer Richtung betrachtet tangential oder in einem Winkel zur Umfangsrichtung des Grundkörpers (3) verschiebbar geführt.Hydrodynamic machine (16) comprising at least one paddle wheel (2) with an annularly about a central axis (A) extending base body (3) and a blading from in their position relative to the base body (3) fixed fixed blades (4) and rotatable in the base body (3) mounted, rotating vanes (5) and with an adjusting device (1) associated with the rotating vanes (5); characterized by the following features: - a group (7) of one or more circumferentially adjacent to the central axis (A) adjacent to each other in the circumferential direction adjacent one group (6) of one or more circumferentially adjacent fixed blades (4) Side-by-side rotating vanes (5); - The adjusting device (1) comprises in each case the Verdrehschaufeln (5) of a group (7) jointly assigned hydraulically acted piston elements (8), wherein the individual of a group (7) of Verdrehschaufeln (5) associated piston element (8) on the individual rotating vanes ( 5) of this group is in each case directly eccentrically linked to its axis of rotation (11.1, 11.2); - The individual piston member (8) is viewed over at least a portion of the extension of the blading in the radial direction tangentially or slidably guided at an angle to the circumferential direction of the base body (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hydrodynamic machine, in detail with the features of the preamble of claim 1.

Hydrodynamische Maschinen für den Einsatz in Antriebssträngen von Fahrzeugen und Schienenfahrzeugen sind in unterschiedlichsten Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Diese sind im Zusammenwirken mit den Anschlusskomponenten, Antriebsmaschine und anzutreibendes Aggregat je nach Einsatzfall unterschiedlichen Anforderungen ausgesetzt. So ist es beispielsweise erwünscht, für den Einsatz eines Marschwandlers in Schienenfahrzeugen eine nahezu konstante Leistungsaufnahme zu gewährleisten. Die üblicherweise eingesetzten Wandlerbauarten führen mit steigendem Drehzahlverhältnis zu einer Erhöhung der Leistungsaufnahme. Bei Anfahrwandlern liegt durch die Anforderungen wie z. B. hohe Anfahrzugkraft, in den üblich verwendeten Bauarten, bereits eine nahezu konstante Leistungsaufnahme vor. Jedoch ist mit diesen Wandlern, nicht wie beim Marschwandler, ein vergleichbares Drehzahlverhältnis zu erreichen. Bekannt sind hydrodynamische Maschinen mit einem Schaufelrad mit drehbaren Verstellschaufeln, beispielsweise aus der Schrift DE 905 690 .Hydrodynamic machines for use in drive trains of vehicles and rail vehicles are already known in various designs from the prior art. These are exposed to different requirements depending on the application in cooperation with the connection components, the drive unit and the unit to be driven. For example, it is desirable to ensure a nearly constant power consumption for the use of a marching transformer in rail vehicles. The converter types commonly used lead with increasing speed ratio to an increase in power consumption. For start-up converters is due to the requirements such. B. high Anfahrzugkraft, in the commonly used types, already a nearly constant power consumption. However, with these converters, unlike the cruise converter, a comparable speed ratio can be achieved. Hydrodynamic machines are known with a paddle wheel with rotatable adjusting blades, for example from the Scriptures DE 905 690 ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Maschine zur wenigstens mittelbaren Kopplung mit einer Antriebsmaschine, insbesondere in Form einer Verbrennungskraftmaschine derart weiterzuentwickeln, dass diese es ermöglicht, den Anforderungen an das Zusammenwirken mit einem Anschlussbauteil in optimaler Weise entsprechen zu können. Insbesondere soll neben einer Steigerung der Anfahrzugkraft eine Vergrößerung des Wirkungsgrades sowie eine Regelbarkeit der Leistungsaufnahme erreicht werdenThe invention has for its object to further develop a hydrodynamic machine for at least indirect coupling with a prime mover, in particular in the form of an internal combustion engine such that it allows to meet the requirements for the interaction with a connection component in an optimal manner. In particular, in addition to an increase in Anfahrzugkraft an increase in the efficiency and controllability of the power consumption can be achieved

Eine hydrodynamische Maschine, umfassend zumindest ein Schaufelrad mit einem sich ringförmig um eine Mittenachse erstreckenden Grundkörper und einer Beschaufelung aus in ihrer Lage gegenüber dem Grundkörper unveränderlichen feststehenden Schaufeln und drehbar im Grundköper gelagerten, Verdrehschaufeln und mit einer den Verdrehschaufeln zugeordneten Verstellvorrichtung ist erfindungsgemäß durch die nachfolgend genannten Merkmale gekennzeichnet:

– jeweils einer Gruppe aus einer oder mehreren in Umfangsrichtung einander benachbart angeordneten feststehenden Schaufeln ist in Umfangsrichtung benachbart eine Gruppe aus einer oder mehreren in Umfangsrichtung um die Mittenachse einander benachbart angeordneten Verdrehschaufeln nebengeordnet;
– die Verstellvorrichtung umfasst jeweils den Verdrehschaufeln einer Gruppe gemeinsam zugeordnete hydraulisch beaufschlagbare Kolbenelemente, wobei das einzelne einer Gruppe von Verdrehschaufeln zugeordnete Kolbenelement an den einzelnen Verdrehschaufeln dieser Gruppe jeweils exzentrisch zu deren Drehachse direkt angelenkt ist;
– das einzelne Kolbenelement ist zumindest über einen Teilbereich der Erstreckung der Beschaufelung in radialer Richtung betrachtet tangential oder in einem Winkel zur Umfangsrichtung des Grundkörpers verschiebbar geführt.

A hydrodynamic machine, comprising at least one paddle wheel with a basic body extending in a ring around a center axis and a blading of stationary blades fixed in position relative to the body and rotatably mounted in the base body, and having an adjusting device associated with the rotating blades is according to the invention by the following Characteristics marked:

- Each of a group of one or more circumferentially adjacent to each other arranged fixed blades adjacent to one another in the circumferential direction adjacent a group of one or more circumferentially about the center axis arranged adjacent rotating vanes;
- The adjustment comprises each of the rotating vanes of a group of jointly associated hydraulically actuated piston elements, wherein the individual of a group of Verdandschaufeln associated piston element is articulated directly to the individual rotating vanes of this group each eccentric to the axis of rotation;
- The individual piston element is at least over a portion of the extension of the blading in the radial direction considered tangentially or slidably guided at an angle to the circumferential direction of the body.

Tangential oder in einem Winkel zur Umfangsrichtung beinhaltet insbesondere die Ausrichtung des Führungsweges des Kolbenelementes bezogen auf einen theoretischen und beliebigen Durchmesser zwischen jeweils einschließlich dem Innen- und Außendurchmesser des Anordnungsbereiches der Beschaufelung in radialer Richtung. Der Führungsweg ist dann insbesondere tangential oder in einem Winkel zu dem theoretischen und beliebigen Durchmesser zwischen jeweils einschließlich dem Innen- und Außendurchmesser des Anordnungsbereiches der Beschaufelung in radialer Richtung ausgerichtet.Tangential or at an angle to the circumferential direction includes in particular the orientation of the guide path of the piston element based on a theoretical and arbitrary diameter between each including the inner and outer diameter of the arrangement region of the blading in the radial direction. The guide path is then in particular tangentially or at an angle to the theoretical and arbitrary diameter between each including the inner and outer diameter of the arrangement region of the blading in the radial direction aligned.

Verdrehschaufeln sind drehbar gelagerte Schaufeln, deren Winkellage gegenüber einer durch die Erstreckung in radialer Richtung beschreibbaren Ausgangslage durch Verdrehen um eine definierte Drehachse veränderbar ist. Die Ausgangslage beschreibt eine erste Funktionsstellung, jede weitere aus dieser ausgelenkte Lage eine weitere Funktionsstellung.Verdrehschaufeln are rotatably mounted blades whose angular position relative to a writable by the extension in the radial direction starting position by rotation about a defined axis of rotation is variable. The starting position describes a first functional position, each further deflected from this position another functional position.

Der Begriff Kolbenelement ist funktional zu verstehen. Bezüglich der konstruktiven Ausführung besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Im einfachsten Fall handelt es sich um ein zylindrisches Element. Andere Ausführungen, auch mit in Längsrichtung veränderten Querschnittsbereichen sind denkbar.The term piston element is to be understood functionally. With regard to the structural design, there are a number of possibilities. In the simplest case, it is a cylindrical element. Other versions, even with longitudinally changed cross-sectional areas are conceivable.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine einfach realisierbare Verstellung von Schaufeln eines Schaufelrades einer hydrodynamischen Maschine, welche einfach in den bestehenden Bauraum integrierbar ist und mechanische Verbindungen zur Ansteuerung zwischen stationären und rotierenden Teilen nahezu vermeidet. Zudem ist durch diese Art der Ausführung und dem Zusammenspiel der Querschnitte zwischen den Schaufeln, es nicht notwendig jede dieser Schaufel anzusteuern um eine Beeinflussung der Kennlinien zu erreichen. Dies gewährleistet somit eine größtmögliche Sicherheit durch die Verbindung der feststehenden Schaufeln. Des Weiteren ist durch die Ansteuerung innerhalb des Kreislaufes die damit entstehende Leckage im System aufgefangen.The solution according to the invention allows an easily realizable adjustment of blades of a paddle wheel of a hydrodynamic machine, which is easy to integrate into the existing space and almost avoids mechanical connections for control between stationary and rotating parts. In addition, this type of execution and the interaction of the cross sections between the blades, it is not necessary to control each of these blades to achieve an influence on the characteristics. This thus ensures the greatest possible security through the connection of the fixed blades. Furthermore, the resulting leakage within the system is absorbed by the control within the circuit.

Durch die Verstellbarkeit wird die lichte Weite, d. h. der Strömungsquerschnitt zwischen den Schaufeln, durch verstellen der engsten Stelle zwischen den feststehenden Schaufeln und den Verdrehschaufeln verändert. Die dadurch bedingte Beeinflussung des Massenstromes führt je nach Ausführung der hydrodynamischen Maschine zu einer Änderung der Wandlung und gegebenenfalls der Leistungsaufnahme und/oder des Wirkungsgrades. The adjustability of the clear width, ie the flow cross section between the blades, by adjusting the narrowest point between the fixed blades and the rotating vanes changed. The consequent influence on the mass flow leads, depending on the design of the hydrodynamic machine to a change in the conversion and optionally the power consumption and / or the efficiency.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, dass die jeweils einer Gruppe aus einer oder mehreren feststehenden Schaufeln in Umfangsrichtung beidseitig benachbart nebengeordneten Gruppen aus einer oder mehreren Verdrehschaufeln zugeordneten Kolbenelemente in einer gemeinsamen Führung geführt sind, wobei die Verstellkraft auf die zueinander weisenden Kolbenflächen der Kolbenelemente in zueinander entgegengesetzter Wirkrichtung einwirkt. Die gemeinsame Führung vermeidet das Vorsehen zusätzlicher und separater Führungen für jede einzelne Verdrehschaufel, nutzt in Funktionskonzentration die gleiche Verbindung zwischen Druckquelle/Senke und Führung für zwei oder mehrere Verdrehschaufeln und bietet damit auf einfache Weise die Möglichkeit einer zwangsgekoppelten Betätigung der Kolbenelemente sowie symmetrische Auslenkung. Ferner wird mit dieser Lösung eine Anlenkung an die unmittelbar benachbarten Verdrehschaufeln in platzsparender Weise erlaubt.In an advantageous embodiment, it is provided that each of a group of one or more fixed blades circumferentially adjacent on both sides adjacent groups of one or more Verdustschaufeln associated piston elements are guided in a common guide, wherein the adjusting force on the mutually facing piston surfaces of the piston elements in each other acting opposite direction of action. The common guide avoids the provision of additional and separate guides for each individual rotating vane, uses the same connection between the pressure source / drain and guide for two or more rotating vanes in functional concentration, thus offering in a simple way the possibility of a positively coupled actuation of the piston elements as well as symmetrical deflection. Furthermore, with this solution, a linkage to the immediately adjacent rotating vanes is allowed in a space-saving manner.

In besonders vorteilhafter Ausbildung umfassen zumindest ein Teil der Gruppen aus feststehenden Schaufeln, vorzugsweise alle Gruppen jeweils nur eine feststehende Schaufel und/oder zumindest ein Teil der Gruppen aus Verdrehschaufeln jeweils nur eine oder maximal zwei Verdrehschaufeln. Mit einer Ausführung entsprechend der erstgenannten Variante kann die Anzahl an erforderlichen Verstellmechanismen klein gehalten werden, und es werden vollständig gleichmäßige Strömungsbedingungen erzielt. Bei der zweiten Variante mit zumindest zwei benachbarten Verdrehschaufeln, an welche die Anlenkung über ein Kolbenelement erfolgt, wird der Anteil an erforderlichen Verstellmechanismen nochmals reduziert und der Gesamtanteil an feststehenden Schaufeln wird reduziert.In a particularly advantageous embodiment, at least a portion of the groups of stationary blades, preferably all groups, each comprise only one fixed blade and / or at least a portion of the groups of rotating blades only one or a maximum of two rotating blades. With an embodiment according to the first-mentioned variant, the number of adjustment mechanisms required can be kept small, and completely uniform flow conditions are achieved. In the second variant with at least two adjacent rotating vanes, to which the articulation via a piston element, the proportion of required adjustment mechanisms is further reduced and the total proportion of fixed blades is reduced.

Bei allen Ausführungen und Kombinationen hinsichtlich der Gruppen aus feststehenden Schaufeln und Verdrehschaufeln erfolgt die Anordnung der Gruppen aus feststehenden Schaufeln und Verdrehschaufeln bezüglich der theoretischen Achse zumindest punktsymmetrisch, vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer Senkrechten zur theoretischen Achse.In all embodiments and combinations with respect to the groups of fixed blades and rotating vanes, the arrangement of the groups of fixed blades and rotating blades with respect to the theoretical axis is at least point-symmetrical, preferably symmetrical with respect to a perpendicular to the theoretical axis.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist der Grundkörper von einer, einen Sektor oder eine Hälfte eines in Umfangsrichtung geschlossenen Ringraumes beschreibenden Ringschale gebildet. Die Kolbenelemente sind in einem wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder indirekt über weitere Zwischenbauteile drehfest mit dem Grundkörper verbundenen und an der offenen Seite der Ringschale angeordneten Bauteil geführt. Die einzelne Führung ist dabei über in diesem Bauteil angeordnete Verteilkanäle wenigstens mittelbar mit einer Druckquelle/Senke der Verstellvorrichtung koppelbar. Die Kopplung kann beispielsweise über in Anschlussbauteilen angeordnete oder mit diesen gebildeten Kanälen erfolgen.In an advantageous embodiment, the base body is formed by one, a sector or a half of an annular space closed in the circumferential direction descriptive ring shell. The piston elements are in an at least indirectly, d. H. directly or indirectly connected via further intermediate components rotatably connected to the base body and arranged on the open side of the annular shell component. The individual guide can be coupled at least indirectly to a pressure source / sink of the adjusting device via distribution channels arranged in this component. The coupling can take place, for example, via channels arranged in connection components or formed with them.

Druckquelle/Senke beinhaltet jegliche Ausführung eines Betriebsmittelbereitstellungssystems, insbesondere eines Bereitstellungssystems für ein als Druckmittel einsetzbares Fluid.Pressure source / sink includes any implementation of a resource supply system, in particular a delivery system for a usable as a pressure medium fluid.

In einer Weiterbildung erfolgt die Kopplung der einzelnen Führung mit der Druckmittelquelle/Senke der Verstellvorrichtung über ein oder mehrere feststehende oder drehbare Bauteile in der Umgebung des mit der Ringschale drehfest verbundenen Bauteils.In a further development, the coupling of the individual guide with the pressure medium source / sink of the adjusting device takes place via one or more fixed or rotatable components in the vicinity of the component rotatably connected to the annular shell.

In einer bevorzugten und besonders einfach realisierbaren Ausführung ist der einzelne Verteilkanal über zumindest einen zentralen Verteilkanal mit der Druckmittelquelle/Senke verbunden. Zumindest eine Einrichtung zur Steuerung der Druckmittelbeaufschlagung kann dann in zumindest einem Bereich aus der nachfolgend genannten Gruppe oder einer Kombination aus diesen angeordnet werden:

– in der Druckquelle/Senke;
– in der Verbindung zwischen der Druckquelle/Senke und dem zentralen Verteilkanal;
– im zentralen Verteilkanal;
– in der Verbindung des zentralen Verteilkanals mit den Führungen;
– in der Führung.

In a preferred embodiment that is particularly easy to implement, the individual distribution channel is connected to the pressure medium source / sink via at least one central distribution channel. At least one device for controlling the pressurizing medium can then be arranged in at least one region from the group mentioned below or a combination thereof:

- in the pressure source / sink;
- in the connection between the pressure source / sink and the central distribution channel;
- in the central distribution channel;
- in the connection of the central distribution channel with the guides;
- in the lead.

Die einzelnen Verdrehschaufeln können durch diese Maßnahmen entweder einzeln und/oder in Gruppen und/oder gemeinsam angesteuert werden. Letztere Möglichkeit bietet den Vorteil eines relativ geringen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwandes, während erstgenannte Möglichkeit eine sehr genaue und feinfühlige Verstellung ermöglicht. Als Einrichtungen zur Steuerung sind beispielsweise Ventileinrichtungen denkbar.The individual torsion vanes can be controlled by these measures either individually and / or in groups and / or together. The latter possibility offers the advantage of a relatively low design and control effort, while the former possibility allows a very accurate and sensitive adjustment. As devices for controlling, for example, valve devices are conceivable.

Vorzugsweise ist die hydrodynamische Maschine als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler ausgeführt, umfassend zumindest ein Pumpenschaufelrad, ein Turbinenschaufelrad und ein Leitrad, wobei das Schaufelrad mit feststehenden Schaufeln und Verdrehschaufeln vorzugsweise vom Turbinenrad gebildet wird. Allerdings ist diese Steuerung auch für Leitrad und/oder Pumpenrad denkbar. Beim Leitrad besteht der Vorteil dass bei der Steuerung der Schaufeln keine Übergabe des Steuerungsmediums zwischen feststehenden und rotierenden Bauteilen vorliegt. Zudem ist hierbei durch den feststehenden Grundkörper die Sicherheit bzgl. beweglicher Teile höher. Die Verstellung der Leitradschaufeln hat eine Regelung der Leistungsaufnahme in ihrer absoluten Höhe, nicht aber in ihrem charakterlichen Verlauf, zur Folge. Insbesondere in Getrieben für den Einsatz in Schienenfahrzeugen bietet die Möglichkeit über Verdrehschaufeln am Turbinenrad die Kennlinien des Wandlers in Abhängigkeit des Drehzahlverhältnisses beeinflussen zu können, entscheidende Vorteile für eine bessere Abstimmung zwischen Antriebsmaschine und anzutreibender Komponente.Preferably, the hydrodynamic machine is designed as a hydrodynamic speed / torque converter, comprising at least a pump impeller, a turbine impeller and a stator, wherein the impeller with fixed blades and rotating vanes is preferably formed by the turbine wheel. However, this control is also conceivable for stator and / or impeller. When Leitrad there is the advantage that in the control of the blades no transfer of the Control medium between fixed and rotating components is present. In addition, the safety of movable parts is higher due to the fixed body. The adjustment of the stator blades has a regulation of the power consumption in their absolute height, but not in their character course, the result. Especially in gearboxes for use in rail vehicles, the possibility of being able to influence the characteristic curves of the converter as a function of the speed ratio by means of rotary vanes on the turbine wheel offers decisive advantages for better matching between the drive machine and the component to be driven.

Erfolgt in besonders vorteilhafter Ausgestaltung die Anordnung der Führung des Kolbenelementes in einem ohnehin vorhandenen und drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen sowie der offenen Seite des Grundkörpers und damit der in den Arbeitsraum weisenden Stirnseite der Beschaufelung zugeordneten Bauteil, beispielsweise einer bekannten Deckscheibe, kann die Verstellfunktion in besonders platzsparender Bauweise innerhalb der räumlichen Abmessungen des Arbeitsraumes integriert werden. Die Führung der rotierenden Deckscheibe erfolgt über ein Labyrinth in einem ruhenden Bauteil, insbesondere Gehäuseteil. Vorzugsweise kann die Deckscheibe und die Anschlussumgebung zur Ausbildung von Funktionskanälen genutzt werden beziehungsweise in diesen bereits vorgesehene Kanäle in die Verstellvorrichtung integriert werden.If, in a particularly advantageous embodiment, the arrangement of the guide of the piston element in an already existing and non-rotatably connected to the turbine wheel and the open side of the body and thus the pointing in the working space end side of the blading associated component, such as a known cover plate, the adjustment function in particular Space-saving design within the spatial dimensions of the work space are integrated. The leadership of the rotating cover plate via a labyrinth in a stationary component, in particular housing part. Preferably, the cover plate and the connection environment can be used to form functional channels or be integrated into these channels already provided in the adjustment.

Die Ausführung bietet ferner den Vorteil, dass Leckagen aus dem Verstellsystem im dem Wandler zugeordneten Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem in den Arbeitskreislauf des Wandlers rückgeführt werden können.The embodiment also has the advantage that leaks from the adjustment system in the converter supply and / or guide system assigned to the converter can be returned to the working circuit of the converter.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung werden zur Kopplung mit der Druckquelle/Senke durch Kanalführung des benachbarten Rades innerhab der Schaufeln, ohne eine Störung der Strömung zu verursachen.According to a particularly advantageous further development, for coupling with the pressure source / sink by channeling the adjacent wheel within the blades, without causing disturbance of the flow.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. It details the following:

1a verdeutlicht eine Ansicht auf ein Schaufelrad; 1a illustrates a view of a paddle wheel;

1b zeigt ein Detail gemäß 1a, 1b shows a detail according to 1a .

1c verdeutlicht schematisiert einen prinzipiellen Aufbau der Verstellvorrichtung; 1c schematically illustrates a basic structure of the adjusting device;

1d zeigt eine Ansicht A-A gemäß 1c; 1d shows a view AA according to 1c ;

2a zeigt eine vorteilhafte Ausführung in einem Marschwandler mit Ausführung des Turbinenrades mit Verdrehschaufeln; 2a shows an advantageous embodiment in a marching converter with execution of the turbine wheel with torsion vanes;

2b zeigt in einer Ansicht auf das Turbinenrad mögliche Stellungen der einzelnen Schaufeln und die Anordnung der Kolbenelemente; 2 B shows in a view of the turbine wheel possible positions of the individual blades and the arrangement of the piston elements;

2c zeigt anhand eines Ausschnittes auf 2a die Anordnung der Verstellvorrichtung; 2c shows on the basis of a section 2a the arrangement of the adjusting device;

3 zeigt anhand eines Diagrammes den Einfluss von Verdrehschaufeln am Turbinenrad für eine Ausführung der hydrodynamischen Maschine als Marschwandler; 3 shows a diagram of the influence of rotating vanes on the turbine wheel for an embodiment of the hydrodynamic machine as a march converter;

4a zeigt eine vorteilhafte Ausführung eines Anfahrwandlers mit einem Turbinenrad mit Verdrehschaufeln; 4a shows an advantageous embodiment of a starting converter with a turbine wheel with torsion vanes;

4b anhand eines Ausschnittes auf 4a die Anordnung der Verstellvorrichtung; 4b on the basis of a section on 4a the arrangement of the adjusting device;

5 zeigt anhand eines Diagrammes den Einfluss von Verdrehschaufeln am Turbinenrad für eine Ausführung der hydrodynamischen Maschine als Anfahrwandler; 5 shows a diagram of the influence of rotating vanes on the turbine wheel for an embodiment of the hydrodynamic machine as starting converter;

6a zeigt anhand eines Diagrammes den Einfluss von Verdrehschaufeln am Leitrad für eine Ausführung der hydrodynamischen Maschine als Marschwandler; 6a shows a diagram of the influence of rotating vanes on the stator for an embodiment of the hydrodynamic machine as a march converter;

6b zeigt anhand eines Diagrammes den Einfluss von Verdrehschaufeln am Leitrad für eine Ausführung der hydrodynamischen Maschine als Anfahrwandler. 6b shows a diagram of the influence of rotating vanes on the stator for an embodiment of the hydrodynamic machine as a starting converter.

Die 1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäß ausgeführten Verstellvorrichtung 1 zur Verstellung des Winkels von Schaufeln einer Beschaufelung eines Schaufelrades 2 anhand eines Ausschnittes in einer Ansicht auf dieses.The 1a illustrates in a simplified schematic representation of the basic structure and the basic function of an inventively designed adjustment 1 for adjusting the angle of blades of a blading of a paddle wheel 2 based on a section in a view on this.

Das Schaufelrad 2 umfasst einen ein- oder mehrteiligen, sich ringförmig um eine Mittenachse A ersteckenden Grundkörper 3, welcher vorzugsweise in Form einer Ringschale vorliegt. Die Mittenachse A entspricht im eingebauten Zustand bei Rotation des Schaufelrades 2 der Rotationsachse. Die Ringschale bildet einen Sektor oder eine Hälfte eines in Umfangsrichtung geschlossenen Ringraumes aus. In diesen sind die Schaufeln derart eingebracht, dass diese sich von einem Schaufelradboden, in welchem die Schaufeln mit ihrem hinteren Ende in die Ringschale übergehen, bis zu dem freien beziehungsweise offenem Ende des Ringraumes, an welchem die Schaufeln mit ihrem vorderen Ende stirnseitig münden, erstrecken. Die Beschaufelung des Schaufelrades 2 ist durch eine Vielzahl von feststehenden, d. h. in ihrer Lage gegenüber dem Grundkörper 3 unveränderlichen Schaufeln 4 und verstellbaren Schaufeln, insbesondere Verdrehschaufeln 5 charakterisiert. Die feststehenden Schaufeln 4 können dazu einteilig mit dem Grundkörper 3 ausgeführt sein, beispielsweise beim Gießen mit ausgeformt werden oder aber über eine form- und/oder kraft- oder stoffschlüssige Verbindung mit dem Grundkörper 3 zu einer integralen Baueinheit zusammengefasst sein. Die feststehenden Schaufeln 4 erstrecken sich mit einer Richtungskomponente, vorzugsweise der Hauptrichtungskomponente in Radialrichtung bezogen auf die Achse A. Die als Verdrehschaufeln 5 ausgebildeten verstellbaren Schaufeln sind im Grundkörper 3 drehbar gelagert. Bezüglich der Ausbildung der Lagerung im Einzelnen besteht eine Mehrzahl von bereits aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten. Dabei sind in Umfangsrichtung um die Achse A betrachtet jeweils eine Gruppe 6 aus einer oder mehreren in Umfangsrichtung benachbart angeordneten feststehenden Schaufeln 4 und eine Gruppe 7 aus einem einer oder mehreren in Umfangsrichtung einander benachbart angeordneten Verdrehschaufeln 5 wechselweise angeordnet. Die einzelnen Gruppen feststehender Schaufeln 4 und Verdrehschaufeln 5 können dabei die gleiche oder unterschiedliche Anzahl an Schaufeln umfassen. Ferner können auch die Gruppen 6, 7 jeweils gleicher Schaufelarten untereinander durch die gleiche oder eine unterschiedliche Anzahl von Schaufeln charakterisiert sein. Der Aufbau des Schaufelrades insgesamt sollte jedoch symmetrisch bezüglich zumindest einer Achse, vorzugsweise zu einer Senkrechten zur Achse A erfolgen.The paddle wheel 2 comprises a one-part or multi-part, annularly around a center axis A ersteckenden basic body 3 which is preferably in the form of a ring shell. The center axis A corresponds in the installed state during rotation of the paddle wheel 2 the axis of rotation. The annular shell forms a sector or a half of a circumferentially closed annular space. In these, the blades are introduced so that they are from a Schaufelradboden in which the blades with their rear end in the annular shell, up to the free or open end of the annular space, on which the blades with their front end frontally open, extend. The blading of the paddle wheel 2 is characterized by a variety of fixed, ie in their position relative to the main body 3 steady blades 4 and adjustable blades, in particular turning vanes 5 characterized. The fixed blades 4 can do so in one piece with the main body 3 be carried out, for example, during molding with molded or via a positive and / or non-positive or cohesive connection with the body 3 be combined to form an integral unit. The fixed blades 4 extend with a directional component, preferably the main direction component in the radial direction with respect to the axis A. The as a rotating vanes 5 trained adjustable blades are in the main body 3 rotatably mounted. With regard to the formation of the bearing in detail, there are a plurality of already known from the prior art possibilities. In this case, viewed in the circumferential direction about the axis A are each a group 6 from one or more circumferentially adjacent fixed blades 4 and a group 7 from one or more circumferentially adjacent to each other arranged rotating vanes 5 arranged alternately. The individual groups of fixed blades 4 and torsion vanes 5 may include the same or different number of blades. Furthermore, the groups can also 6 . 7 each of the same blade types with each other by the same or a different number of blades to be characterized. The structure of the impeller as a whole should, however, be symmetrical with respect to at least one axis, preferably to a perpendicular to the axis A.

In der in 1a dargestellten Ausführung ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung mit jeweils wechselweise angeordneten Gruppen 6, 7 aus feststehenden Schaufeln 4 und Verdrehschaufeln 5 vorgesehen, wobei jede der Gruppen nur jeweils eine einzelne Schaufel umfasst.In the in 1a illustrated embodiment is a particularly advantageous embodiment with each alternately arranged groups 6 . 7 from fixed blades 4 and torsion vanes 5 provided, each of the groups comprises only a single blade.

Erfindungsgemäß sind in Umfangsrichtung zumindest einem Teil der jeweils feststehende Schaufeln 4 umfassenden Gruppen 6 jeweils eine Gruppe 7 aus einer oder mehreren in Umfangsrichtung benachbart angeordneten verstellbaren Schaufeln 5 in Umfangsrichtung betrachtet vor- und/oder nachgeordnet. In besonders vorteilhafter Weise sind einer festehenden Schaufel 4 in Umfangsrichtung betrachtet jeweils eine Gruppe aus einer oder maximal zwei verstellbaren Schaufeln 5 vor- und nachgeordnet. Die Anordnung der Gruppen 6, 7 jeweils von einer oder mehreren feststehenden und verstellbaren Schaufeln 4, 5 erfolgt in Umfangsrichtung derart wechselweise, dass eine symmetrische Anordnung erzeugt wird.According to the invention, in the circumferential direction at least a part of the respective fixed blades 4 comprehensive groups 6 one group each 7 from one or more adjacently arranged in the circumferential direction adjustable blades 5 viewed in the circumferential direction forward and / or subordinate. In a particularly advantageous manner, a fixed blade 4 viewed in the circumferential direction in each case a group of one or a maximum of two adjustable blades 5 upstream and downstream. The arrangement of the groups 6 . 7 each of one or more fixed and adjustable blades 4 . 5 takes place in the circumferential direction so alternately that a symmetrical arrangement is generated.

Die drehbare Lagerung der Verdrehschaufeln 5 erfolgt jeweils um eine Drehachse 11, hier 11.1 und 11.2. Im dargestellten Fall ist die zur Schaufelvorderseite einer feststehenden Schaufel 4 weisende benachbarte Verdrehschaufel 5 um eine Achse 11.2 drehbar gelagert, die im radial inneren Bereich der Erstreckung der Verdrehschaufel 5 im Grundkörper 3 angeordnet ist, während die der Schaufel 4 benachbarte Verdrehschaufel 5, welche zur Rückseite der feststehenden Schaufel 4 weist, durch eine Anordnung der Drehachse 11.1 im radial äußeren Bereich der Erstreckung der Verdrehschaufel 5 im Grundkörper 3 charakterisiert ist.The rotatable mounting of the rotating blades 5 takes place in each case about a rotation axis 11 , here 11.1 and 11.2 , In the case shown, the front of the blade to a fixed blade 4 facing adjacent turning vane 5 around an axis 11.2 rotatably mounted, in the radially inner region of the extension of the rotating blade 5 in the main body 3 is arranged while that of the blade 4 adjacent turning vane 5 leading to the back of the fixed blade 4 points, by an arrangement of the axis of rotation 11.1 in the radially outer region of the extension of the Verdandschaufel 5 in the main body 3 is characterized.

Die Verdrehung der einzelnen Verdrehschaufel 5 wird über verschiebbare Kolbenelemente 8 realisiert, die im Bereich der radialen Erstreckung des Grundkörpers 3 angeordnet sind und die über zumindest einen Teilbereich der Erstreckung der Beschaufelung in radialer Richtung betrachtet tangential oder in einem Winkel zur Umfangsrichtung des Grundkörpers verschiebbar sind. Die Umfangsrichtung kann dabei durch die Radien, innerer und äußerer Radius rI, rA des Grundkörpers 3 oder jedem dazwischen liegenden Radius beschrieben werden. Das einzelne Kolbenelement 8 ist dazu in einer hier nur angedeuteten Führung 13 an der offenen Seite des Grundkörpers 3 geführt. Das die Führung tragende Bauteil ist dazu unmittelbar neben der Stirnseite der Beschaufelung angeordnet und vorzugsweise drehfest mit dem Grundkörper 3 entweder direkt oder über Zwischenbauteile verbunden. Die Bewegungsrichtung des einzelnen Kolbenelementes 8 ist damit durch eine Hauptrichtungskomponente in Umfangsrichtung charakterisiert. Jedes der Kolbenelemente 8 ist mit den Verdrehschaufeln 5 einer Gruppe 7 außerhalb deren Drehachse 11.1, 11.2 gekoppelt, vorzugsweise exzentrisch zur jeweiligen Drehachse 11.1, 11.2 angelenkt. Die Anlenkung ist mit 12.1 beziehungsweise 12.2 bezeichnet. Die Anlenkung kann verschiedenartig erfolgen, umfasst jedoch vorzugsweise ein Drehgelenk.The rotation of the individual rotating blade 5 is via sliding piston elements 8th realized in the area of the radial extent of the body 3 are arranged and which are viewed over at least a portion of the extension of the blading in the radial direction tangentially or at an angle to the circumferential direction of the base body displaced. The circumferential direction can by the radii, inner and outer radius rI, rA of the body 3 or any intervening radius. The single piston element 8th is in a here only hinted leadership 13 on the open side of the main body 3 guided. The component carrying the guide is for this purpose arranged directly next to the end face of the blading and preferably non-rotatable with the main body 3 either connected directly or via intermediate components. The direction of movement of the individual piston element 8th is thus characterized by a main directional component in the circumferential direction. Each of the piston elements 8th is with the turning vanes 5 a group 7 outside the axis of rotation 11.1 . 11.2 coupled, preferably eccentric to the respective axis of rotation 11.1 . 11.2 hinged. The linkage is with 12.1 respectively 12.2 designated. The articulation can be done in various ways, but preferably includes a hinge.

Um die gewünschte Beeinflussung von Wirkungsgrad, Leistungsaufnahme und Anfahrzugkraft-zu realisieren erfolgt die Anordnung der Verdrehschaufeln 5 und die Verstellung gleichmäßig in Umfangsrichtung der Beschaufelung. Die Kolbenelemente 8 aller verstellbaren Schaufeln 5 sind dazu hinsichtlich ihrer Verstellbewegung vorzugsweise zwangsgekoppelt. D. h. die Verstellbewegung zur Änderung des Schaufelwinkels und damit zur Änderung der lichten Weite W, insbesondere des Abstandes der radial äußeren Schaufelkanten zweier in Umfangsrichtung benachbart angeordneter Schaufeln erfolgt gemeinsam in der gleichen Weise. Unter lichte Weite W versteht man in der Regel die engste Stelle zwischen zwei Schaufeln senkrecht zur Kanalhöhe. Hierbei wird die lichte Weite wie mit einem Zirkelschlag von der Schaufelspitze der einen Schaufel zum Schaufelrücken der anschließenden Schaufel ermitteltIn order to realize the desired effect on efficiency, power consumption and Anfahrzugkraft-the arrangement of the rotating vanes takes place 5 and the adjustment evenly in the circumferential direction of the blading. The piston elements 8th all adjustable blades 5 are preferably positively coupled with respect to their adjustment. Ie. the adjustment movement for changing the blade angle and thus changing the clear width W, in particular the distance of the radially outer blade edges of two circumferentially adjacent arranged blades takes place together in the same manner. Clear width W is usually understood as the narrowest point between two blades perpendicular to the channel height. Here is the clear width as with a circular strike from the blade tip of the one Shovel to the blade back of the subsequent blade determined

Zur Realisierung der Verstellbewegung wird das Kolbenelement 8 hydraulisch beaufschlagt. Die Betätigung erfolgt durch Beaufschlagung in der Führung 13 mit Druckmittel aus einer Druckquelle/Senke 9, welche über ein Verbindungssystem 10, umfassend insbesondere Verbindungsleitungen/Verbindungskanäle mit der Führung 13 gekoppelt ist. Die Ausbildung und Führung dieser Kanäle kann vielgestaltig erfolgen. Auf vorteilhafte Ausbildungen gemäß der 2 und 4 wird verwiesen.To realize the adjustment, the piston element 8th acted upon hydraulically. The actuation takes place by loading in the guide 13 with pressure medium from a pressure source / sink 9 which have a connection system 10 comprising in particular connecting lines / connecting channels with the guide 13 is coupled. The training and leadership of these channels can be varied. On advantageous embodiments according to the 2 and 4 will be referred.

In Abhängigkeit des in der Führung 13 vorliegenden Druckes wird der einzelne Kolben 8 beaufschlagt und verschiebt sich innerhalb der Führung. Die Verschiebung bewirkt aufgrund der Anlenkung an die Verdrehschaufeln 5 eine Verdrehung dieser um ihre Lagerachse 11.1, 11.2. Der Normalzustand, d. h. unausgelenkte Zustand ist mit I bezeichnet. II gibt die Stellung der Verdrehschaufeln nach erfolgter Verdrehung wieder.Depending on the leadership 13 This pressure is the single piston 8th engages and shifts within the leadership. The displacement causes due to the articulation of the rotating vanes 5 a rotation of this about its bearing axis 11.1 . 11.2 , The normal state, ie undeflected state is denoted by I. II indicates the position of the rotating vanes after rotation.

Im einfachsten Fall weist die Verstellvorrichtung 1, wie in 1c schematisiert vereinfacht wiedergegeben, einen zentralen Verteilkanal 14 auf, der mit der Druckquelle/Senke 9 verbunden ist und über Teilkanäle 15 jeweils mit dem, die Führung beschreibenden räumlichen Bereich verbunden ist. Die Führung wird vorzugsweise von einem Hohlraum gebildet, der das Kolbenelement 8 in Umfangsrichtung umschließend ausgeführt ist. Die Beaufschlagung erfolgt in besonders vorteilhafter Weise für alle Kolbenelemente 8 in gleicher Weise. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen mit Beeinflussung der die Kolbenelemente 8 beaufschlagenden Kräfte, insbesondere Steuerung einer den Druck in der Führung 13 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe an zumindest einer der Stellen X1 bis X5, an oder im Bereich derer bekannte Steuereinrichtungen einsetzbar sind. Dabei kann die Steuerung für die einzelnen Gruppen von Verdrehschaufeln 5 einzeln oder gruppenweise erfolgen. X1 beschreibt die Möglichkeit der Steuerung bereits an der Druckquelle/Senke. X2 gibt die Möglichkeit einer Anordnung von Steuereinrichtungen in der Verbindung zwischen Druckquelle/Senke und zentralem Verteilkanal 14, X3 im zentralen Verteilkanal 14, X4 in der Verbindung zwischen zentralem Verteilkanal 14 und Führung 13, insbesondere in den Verteilkanälen 15 sowie X5 in der Führung wieder.In the simplest case, the adjusting device 1 , as in 1c Schematically simplified reproduction, a central distribution channel 14 on top of the pressure source / sink 9 is connected and via subchannels 15 each connected to the, the leadership descriptive spatial area. The guide is preferably formed by a cavity, which is the piston element 8th is executed enclosing in the circumferential direction. The application takes place in a particularly advantageous manner for all piston elements 8th in the same way. Conceivable, however, are designs with influence of the piston elements 8th acting forces, in particular controlling a pressure in the leadership 13 at least indirectly characterizing size can be used at least at one of the points X1 to X5, at or in the area of which known control devices. In this case, the controller for the individual groups of torsion vanes 5 individually or in groups. X1 describes the possibility of controlling already at the pressure source / sink. X2 gives the possibility of an arrangement of control devices in the connection between pressure source / sink and central distribution channel 14 , X3 in the central distribution channel 14 , X4 in the connection between central distribution channel 14 and leadership 13 , Especially in the distribution channels 15 as well as X5 in the lead again.

Die 1d verdeutlicht eine Ansicht A-A gemäß 1c. Erkennbar ist die Anordnung der Verteilkanäle 15 am ringförmigen zentralen Verteilkanal 14.The 1d illustrates a view AA according to 1c , Visible is the arrangement of the distribution channels 15 at the annular central distribution channel 14 ,

Die Anlenkung und Anordnung der Kolbenelemente 8 an den einzelnen Verdrehschaufeln 5 erfolgt auf der offenen Seite des Grundkörpers 3, d. h. gegenüber dem Schaufelgrund. Das einzelne Kolbenelement 8 ist dazu – hier nicht dargestellt- in einem mit dem Schaufelrad 2 drehfest verbundenen Bauteil geführt, in welchem vorzugsweise auch der zentrale Verteilkanal 14 und die Verteilkanäle 15 mit angeordnet sind.The articulation and arrangement of the piston elements 8th at the individual turning vanes 5 takes place on the open side of the main body 3 , ie opposite the bottom of the blade. The single piston element 8th is to - not shown here - in one with the paddle wheel 2 guided rotatably connected component, in which preferably also the central distribution channel 14 and the distribution channels 15 are arranged with.

1a zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung, bei welcher die Kolbenelemente 8 zweier einer feststehenden Schaufel 4 benachbart angeordneten Verdrehschaufeln 5 in einer gemeinsamen Führung 13 geführt und über den Verteilkanal 15 in die Führung 13 eingebrachtes Druckmittel beide mit der gleichen Kraft jedoch in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt werden. 1a shows a particularly advantageous embodiment, in which the piston elements 8th two of a fixed blade 4 adjacently arranged torsion vanes 5 in a common leadership 13 guided and over the distribution channel 15 in the lead 13 introduced pressure medium are both acted upon with the same force, however, in the opposite direction.

Die Führung 13 erstreckt sich dazu beidseitig der feststehenden Schaufel 4 zu den jeweils benachbarten Verdrehschaufeln 5, vorzugsweise bis zu einem Bereich, der durch den maximalen Auslenkweg der Verdrehschaufel 5 charakterisiert ist. Um die Möglichkeit der Beaufschlagung mit unterschiedlich ausgerichteten Kräften zu nutzen, erfolgt daher die Anlenkung auf der einen Seite an der benachbarten Schaufel im Bereich der radial inneren Erstreckung und auf der anderen Seite an der benachbarten Verdrehschaufel im Bereich der radial äußeren Erstreckung. Dementsprechend sind auch die Drehachsen 11.1, 11.2 an den der Schaufelrückseite der feststehenden Schaufel 4 benachbarten Schaufeln diametral zueinander angeordnet. Dadurch kann die Anzahl der erforderlichen Führungen verringert und der Aufbau vereinfacht werden. In besonders vorteilhafter Weise ist die Führung 13 derart ausgerichtet und angeordnet, dass diese ausgehend von der Ankopplung des Verteilkanals 15 symmetrisch ausgeführt ist und der Verteilkanal 15 im Erstreckungsbereich der feststehenden Schaufel 4 angeordnet ist.The leadership 13 extends to both sides of the fixed blade 4 to the respective adjacent rotating vanes 5 , preferably up to a range determined by the maximum Auslenkweg the Verdrehschaufel 5 is characterized. In order to use the possibility of applying differently oriented forces, therefore, the articulation takes place on the one hand on the adjacent blade in the region of the radially inner extent and on the other side on the adjacent rotating blade in the region of the radially outer extent. Accordingly, the axes of rotation are 11.1 . 11.2 at the blade rear of the fixed blade 4 adjacent blades arranged diametrically opposite each other. Thereby, the number of required guides can be reduced and the structure can be simplified. In a particularly advantageous manner, the leadership 13 aligned and arranged so that these starting from the coupling of the distribution channel 15 is executed symmetrically and the distribution channel 15 in the extension of the fixed blade 4 is arranged.

Bezüglich der möglichen Teilung zwischen feststehenden Schaufeln 4 und Verdrehschaufeln 5 besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Nachfolgende Möglichkeiten geben besonders vorteilhafte Ausführungen wieder, ohne hierauf beschränkt zu sein:

1. Möglichkeit: wechselweise jede zweite Schaufel beweglich/verstellbar.
2. Möglichkeit: Abfolge: feststehende Schaufel – bewegliche/verstellbare Schaufel – feststehende Schaufel – 3 bewegliche Schaufeln (dann wieder von vorn) (damit sind 100% der Kanäle beeinflusst)
3. Möglichkeit: Aufteilung in Verstellsegmente wie Möglichkeit 1, allerdings nur Teilbereiche beweglich

Regarding the possible division between fixed blades 4 and torsion vanes 5 There are a number of possibilities. The following possibilities give particularly advantageous embodiments, without being limited thereto:

1st possibility: alternately every second bucket movable / adjustable.
2nd possibility: sequence: stationary blade - movable / adjustable blade - fixed blade - 3 moving blades (then again from the front) (this affects 100% of the channels)
3rd possibility: division into adjustment segments as possibility 1 , but only parts movable

Die 2a verdeutlicht anhand eines Axialschnittes eine vorteilhafte Ausbildung eines erfindungsgemäßen Schaufelrades 2 in Form eines Turbinenrades T einer hydrodynamischen Maschine 16 in Form eines Marschwandlers, während 4a eine vorteilhafte Ausbildung eines erfindungsgemäßen Schaufelrades 2 in Form eines Turbinenrades T einer als Anfahrwandler 17 ausgebildeten hydrodynamischen Maschine 16 wiedergibt. Beide umfassen jeweils ein als Pumpenrad P fungierendes und mit einem nicht dargestellten Antrieb verbindbares erstes Schaufelrad, ein mit einem anzutreibenden Bauteil/Aggregat oder Maschine gekoppeltes und als Turbinenrad T fungierendes zweites Schaufelrad sowie zumindest ein Leitrad. Die einzelnen Schaufelräder bilden einen torusförmigen Arbeitsraum. Wandler dienen der Drehzahl-/Drehmomentwandlung. Die dargestellten Ausführungen sind lediglich Beispiele. Denkbar sind auch die mehrteilige Ausführung von Schaufelkränzen sowie andere Anordnungsmöglichkeiten der Schaufelräder zueinander.The 2a illustrates an advantageous embodiment of a paddle wheel according to the invention by means of an axial section 2 in the form of a turbine wheel T of a hydrodynamic machine 16 in the form of a walker, while 4a an advantageous embodiment of a paddle wheel according to the invention 2 in the form of a turbine wheel T as a starting converter 17 trained hydrodynamic machine 16 reproduces. Both include a first paddle wheel functioning as impeller P and connectable to a drive, not shown, a second paddle wheel coupled to a component / unit or machine to be driven and functioning as turbine wheel T and at least one stator. The individual paddle wheels form a toroidal working space. Transducers are used for speed / torque conversion. The illustrated embodiments are only examples. Also conceivable are the multi-part design of blade rings and other arrangement possibilities of the paddle wheels to each other.

Marschwandler und Anfahrwandler unterscheiden sich beispielsweise in der Ausgestaltung, der Auslegung in der Beschaufelung von Pumpe, Turbine und Leitrad. Ebenso in der Torusform der Meridiankontur. In Abhängigkeit davon ist auch die Verstellvorrichtung 1 auszulegen. Die nachfolgende Beschreibung gilt für beide Ausführungen gemäß den 2a und 4a sowie den Detaildarstellungen in den 2c und 4b.Marschwandler and Anfahrwandler differ for example in the design, the design in the blading of the pump, turbine and stator. Likewise in the torus form of the meridian contour. Depending on this is also the adjustment 1 interpreted. The following description applies to both versions according to the 2a and 4a as well as the detailed representations in the 2c and 4b ,

Das Turbinenrad T ist beispielsweise über eine Welle/Nabe Verbindung mit einer anzutreibenden Welle 19 verbunden. Die einzelnen Verdrehschaufeln 5 sind im Bereich des Schaufelgrundes im Grundkörper 3, drehbar gelagert. Der Grundkörper kann dazu direkt oder über weitere Bauteile mit der Nabe verbunden sein. Am Turbinenrad T ist ferner auf der offenen Seite des Grundkörpers 3 und damit der zum Arbeitsraum gewandten Seite der Schaufeln eine Deckscheibe 20 vorgesehen, die drehfest mit dem Turbinenrad T verbunden ist. In dieser oder, wie im dargestellten Beispiel verdeutlicht, in einem mit diesem verbundenen Bauteil 21 sind die Führungen 13 für die Kolbenelemente 8 zur Verstellung der Verdrehschaufeln 5 angeordnet. Das Bauteil 21 ist vorzugsweise drehfest und druck- und flüssigkeitsdicht mit der Deckscheibe 20 verbunden. Die Verbindung kann kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig erfolgen.The turbine wheel T is, for example, via a shaft / hub connection with a shaft to be driven 19 connected. The individual torsion vanes 5 are in the area of the blade ground in the main body 3 , rotatably mounted. The main body can be connected to the hub directly or via other components. At the turbine wheel T is further on the open side of the body 3 and thus the side facing the working space of the blades a cover plate 20 provided, which is non-rotatably connected to the turbine wheel T. In this or, as illustrated in the example illustrated, in a connected thereto component 21 are the guides 13 for the piston elements 8th for adjusting the rotating vanes 5 arranged. The component 21 is preferably non-rotatable and pressure and liquid-tight with the cover plate 20 connected. The connection can be force and / or positive and / or cohesive.

Die Deckscheibe 20 ist mittels einer Labyrinthdichtung 25 gegenüber ruhenden Bauteilen, insbesondere einem in einem feststehenden Gehäuse 23 angeordneten beziehungsweise gelagerten Leitrad L unter Ausbildung des zentralen, in Umfangsrichtung geschlossenen Verteilkanals 15 dichtend geführt.The cover disk 20 is by means of a labyrinth seal 25 against dormant components, in particular one in a fixed housing 23 arranged or stored stator L to form the central, circumferentially closed distribution channel 15 sealingly guided.

Dieser ist über einen Verbindungskanal 22, der Bestandteil eines ohnehin vorhandenen Betriebsmittelversorgungssystems 23 ist, mit der Druckquelle/Senke verbunden, wobei es sich bei dieser vorzugsweise um die Druckquelle/Senke des Betriebsmittelversorgungssystems 23 handelt.This is via a connection channel 22 , the component of an already existing resource supply system 23 is connected to the pressure source / sink, which is preferably the pressure source / sink of the resource supply system 23 is.

Die Anordnung der Führung 13 erfolgt in radialer Richtung betrachtet zumindest über einen Teilbereich der radialen Erstreckung der Beschaufelung. Ferner angedeutet ist die Kopplung eines in der Führung 13 in der Deckscheibe 20 beziehungsweise des mit diesem drehfest verbundenen Bauteils 21 angeordneten Kolbenelementes 8 mit den einzelnen Verdrehschaufeln 5. Das mit der Deckscheibe 20 drehfest verbundene Bauteil 21, welches in Umfangsrichtung geschlossen umlaufend ausgeführt ist, bildet die Führung 13, insbesondere in Form einer randoffenen Aussparung an der vom Turbinenrad T weg gerichteten Seite. Die Führung 13 ist im eingebauten Zustand im Zusammenwirken mit der Deckscheibe 20 mit in dieser vorgesehenen Verteilkanälen 15 gekoppelt, die wiederum mit einem zentralen Verteilkanal 14 gekoppelt ist, der ebenfalls in der Deckscheibe 20 ausgebildet sein kann oder aber wie hier durch die Anordnung von Deckscheibe 20 und Anschlussbauteilen, wie einem ruhenden Gehäuseteil gebildet wird. Der zentrale Verteilkanal 14 ist über zumindest eine Verbindungsleitung mit der Druckquelle/Senke 9, bei welcher es sich vorzugsweise um eine hydraulische Druckquelle/Senke handelt, verbunden. In besonders vorteilhafter Ausbildung wird in Funktionskonzentration zur Beaufschlagung der Kolbenelemente 8 das Versorgungssystem 24 der hydrodynamischen Maschine 16 genutzt. Im dargestellten Fall wird dabei zur Verbindung des zentralen Verteilkanals 15 mit der Druckquelle/Senke die ohnehin vorhandene Versorgungsleitung des Wandlers mit Arbeitsmedium genutzt.The arrangement of the leadership 13 takes place in the radial direction at least over a partial region of the radial extent of the blading. Also indicated is the coupling of one in the guide 13 in the cover disk 20 or of this rotatably connected component 21 arranged piston element 8th with the individual turning vanes 5 , That with the cover disk 20 non-rotatably connected component 21 , which is executed circumferentially closed circumferentially, forms the guide 13 , in particular in the form of an open-edged recess on the side directed away from the turbine wheel T. The leadership 13 is in the installed state in cooperation with the cover disc 20 with in this provided distribution channels 15 coupled, in turn, with a central distribution channel 14 coupled, which is also in the cover disk 20 may be formed or as here by the arrangement of cover plate 20 and terminal components, such as a stationary housing part is formed. The central distribution channel 14 is via at least one connecting line to the pressure source / sink 9 , which is preferably a hydraulic pressure source / sink. In a particularly advantageous embodiment is in functional concentration for acting on the piston elements 8th the supply system 24 the hydrodynamic machine 16 used. In the case shown here is the connection of the central distribution channel 15 used with the pressure source / sink the already existing supply line of the converter with working medium.

Die 3 zeigt anhand eines Diagrammes einander gegenübergestellt mit nicht unterbrochener Linie die Kennlinien des Marschwandlers 17 bei Ausführung frei von Verdrehschaufeln 5 gegenüber den sich ergebenden Kennlinien für die Leistungsaufnahme (Leistungszahl) λ, den Wirkungsgrad η und die Wandlung μ bei Ausführung des Marschwandlers 17 mit Verdrehschaufeln 5, wie diese (die Kennlinien) durch Verstellung der Schaufeln am Turbinenrad T erzielt werden können. Die sich durch Verstellung ergebenden Kennlinien sind mittels unterbrochener Linie wiedergegeben. Daraus ersichtlich ist die sich ergebende Erhöhung der Wandlung μ sowie die Möglichkeit der Regulierung der Leistungsaufnahme λ.The 3 shows on the basis of a diagram opposite each other with an unbroken line the characteristics of the marching converter 17 in version free from turning vanes 5 with respect to the resulting power consumption characteristics (coefficient of performance) λ, the efficiency η and the conversion μ in the execution of the marching converter 17 with torsion vanes 5 how these (the characteristics) can be achieved by adjusting the blades on the turbine wheel T. The characteristics resulting from adjustment are represented by a broken line. This shows the resulting increase in the conversion μ and the possibility of regulating the power consumption λ.

4b zeigt im Detail die Ausführung der hydrodynamischen Maschine 16 als Anfahrwandler 18 gemäß 4a. Der Grundaufbau und die Grundanbindung der Verstellvorrichtung 1 erfolgt in Analogie zu der in den 1 bis 3 beschriebenen Ausführung, weshalb diesbezüglich auf diese verwiesen wird. Für gleiche Elemente werden ferner die gleichen Bezugszeichen verwendet. 4b shows in detail the design of the hydrodynamic machine 16 as starting converter 18 according to 4a , The basic structure and the basic connection of the adjusting device 1 takes place in analogy to that in the 1 to 3 described embodiment, which is why reference is made in this respect. The same reference numerals are used for the same elements.

Die 5 zeigt anhand eines Diagrammes einander gegenübergestellt mit nicht unterbrochener Linie die Kennlinien des Anfahrwandlers 18 bei Ausführung frei von Verdrehschaufeln 5 gegenüber den sich ergebenden Kennlinien für die Leistungsaufnahme (Leistungszahl) λ, den Wirkungsgrad η und die Wandlung μ, die sich durch Verstellung der Schaufeln am Turbinenrad T ergeben. Die sich durch Verstellung ergebenden Kennlinien sind mittels unterbrochener Linie wiedergegeben. Daraus ersichtlich ist die Wirkungsgraderweiterung und erhöhte Wandlung μ.The 5 shows on the basis of a diagram opposite each other with a continuous line the characteristics of the starting converter 18 in version free from turning vanes 5 compared to the resulting power consumption characteristics (coefficient of performance) λ, the efficiency η and the conversion μ, which result from adjustment of the blades on the turbine wheel T. The characteristics resulting from adjustment are represented by a broken line. It can be seen that the efficiency enhancement and increased conversion μ.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Verstellung ist insbesondere zur Verstellung von Verdrehschaufeln am Turbinenrad einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere eines Drehzahl-/Drehmomentwandlers geeignet. Denkbar ist auch der Einsatz an Leiträdern und/oder Pumpenrädern. Die 6a und 6b verdeutlichen anhand eines Diagrammes jeweils die Kennlinien für Leistungszahl, Wandlung und Wirkungsgrad bei einer Ausführung mit Verdrehschaufeln im Leitrad.The inventive design of the adjustment is particularly suitable for adjusting Verdrehschaufeln the turbine wheel of a hydrodynamic machine, in particular a speed / torque converter. Also conceivable is the use of guide wheels and / or pump wheels. The 6a and 6b illustrate on the basis of a diagram in each case the characteristics for coefficient of performance, conversion and efficiency in a version with rotating vanes in the stator.

Die 6a zeigt anhand eines Diagrammes einander gegenübergestellt mit nicht unterbrochener Linie die Kennlinien des Marschwandlers 17 bei Ausführung frei von Verdrehschaufeln 5 gegenüber den sich ergebenden Kennlinien für die Leistungsaufnahme (Leistungszahl) λ, den Wirkungsgrad η und die Wandlung μ bei einer Ausführung mit Verdrehschaufeln am Leitrad L wie diese durch Verstellung der Schaufeln erzielt werden können. Die sich durch Verstellung ergebenden Kennlinien sind mittels unterbrochener Linie wiedergegeben. Daraus ersichtlich ist die sich ergebende Erhöhung der Wandlung μ sowie die Möglichkeit der Regulierung der Leistungsaufnahme λ.The 6a shows on the basis of a diagram opposite each other with an unbroken line the characteristics of the marching converter 17 in version free from turning vanes 5 compared to the resulting power consumption characteristics (coefficient of performance) λ, the efficiency η and the conversion μ in a version with rotating vanes on the stator L as they can be achieved by adjusting the blades. The characteristics resulting from adjustment are represented by a broken line. This shows the resulting increase in the conversion μ and the possibility of regulating the power consumption λ.

Die 6b zeigt anhand eines Diagrammes einander gegenübergestellt mit nicht unterbrochener Linie die Kennlinien des Anfahrwandlers 18 bei Ausführung frei von Verdrehschaufeln 5 gegenüber den sich ergebenden Kennlinien für die Leistungsaufnahme (Leistungszahl) λ, den Wirkungsgrad η und die Wandlung μ, die sich durch Verstellung der Schaufeln am Leitrad L ergeben. Die sich durch Verstellung ergebenden Kennlinien sind mittels unterbrochener Linie wiedergegeben. Daraus ersichtlich ist die Wirkungsgraderweiterung und erhöhte Wandlung μ.The 6b shows on the basis of a diagram opposite each other with a continuous line the characteristics of the starting converter 18 in version free from turning vanes 5 compared to the resulting power consumption characteristics (coefficient of performance) λ, the efficiency η and the conversion μ, which result by adjusting the blades on the stator L. The characteristics resulting from adjustment are represented by a broken line. It can be seen that the efficiency enhancement and increased conversion μ.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verstellvorrichtungadjustment
22: Schaufelradpaddle wheel
33: Grundkörperbody
44: feststehende Schaufelfixed blade
55: VerdrehschaufelVerdrehschaufel
66: Gruppe aus einer oder mehreren feststehenden SchaufelnGroup of one or more fixed blades
77: Gruppe aus einer oder mehreren VerdrehschaufelnGroup of one or more turning vanes
88th: Kolbenelementpiston element
99: Druckquelle/SenkePressure source / sink
1010: Verbindungssystemconnection system
11.1, 11.211.1, 11.2: Drehachseaxis of rotation
12.1, 12.212.1, 12.2: Anlenkunglinkage
1313: Führungguide
1414: zentraler Verteilkanalcentral distribution channel
1515: Verteilkanaldistribution channel
1616: hydrodynamische Maschinehydrodynamic machine
1717: Marschwandlermarch converter
1818: Anfahrwandlerstarting converter
1919: anzutreibende Welleto be driven wave
2020: Deckscheibecover disc
2121: drehfest mit der Deckscheibe verbundenes Bauteilrotatably connected to the cover plate component
2222: Verbindungskanal; VersorgungsleitungConnecting channel; supply line
2323: Gehäusecasing
2424: Versorgungssystemsupply system
2525: Labyrinthdichtunglabyrinth seal
AA: Achseaxis
rIrI: innerer Radiusinner radius
rara: äußerer Radiusouter radius

Claims

Hydrodynamic machine ( 16 ) comprising at least one paddle wheel ( 2 ) with an annular body extending around a central axis (A) ( 3 ) and a blading in position relative to the main body ( 3 ) fixed fixed blades ( 4 ) and rotatable in the basic body ( 3 ), rotating vanes ( 5 ) and with one of the rotating vanes ( 5 ) associated adjusting device ( 1 ); characterized by the following features: - one group each ( 6 ) from one or more circumferentially adjacent to one another arranged fixed blades ( 4 ) is circumferentially adjacent to a group ( 7 ) from one or more circumferentially about the center axis (A) adjacent to each other arranged Verdrehschaufeln ( 5 ) juxtaposed; - the adjusting device ( 1 ) comprises each of the rotating blades ( 5 ) of a group ( 7 ) jointly assigned hydraulically acted piston elements ( 8th ), the individual of a group ( 7 ) of rotating blades ( 5 ) associated piston element ( 8th ) on the individual rotating vanes ( 5 ) of this group each eccentric to the axis of rotation ( 11.1 . 11.2 ) is articulated directly; The single piston element ( 8th ) is tangentially or at an angle to the circumferential direction of the base body over at least a portion of the extent of the blading in the radial direction ( 3 ) guided displaceable.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to claim 1, characterized in that the respective one group ( 6 ) from one or more fixed blades ( 4 ) in the circumferential direction on both sides adjacent adjacent groups ( 7 ) from one or more turning vanes ( 5 ) associated piston elements ( 8th ) in a joint leadership ( 13 ) are guided, wherein the adjusting force acts on the mutually facing piston surfaces of the piston elements with mutually opposite effective direction.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least a part of the groups ( 6 ) of fixed blades ( 4 ) only a single fixed blade ( 4 ) and / or at least part of the groups ( 7 ) of turning vanes ( 5 ) each only a single rotating vane ( 5 ).

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement of the groups ( 6 . 7 ) of fixed blades ( 4 ) and rotating blades ( 5 ) with respect to the center axis (A) of the paddle wheel ( 2 ) at least point-symmetrical, preferably symmetrical with respect to a perpendicular to the center axis (A) of the impeller ( 2 ) he follows.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 3 ) is formed by a ring shell describing a sector or a half of an annular space closed in the circumferential direction, the piston elements ( 8th ) in an at least indirectly rotationally fixed to the main body ( 3 ) and arranged on the open side of the annular shell component ( 20 . 21 ), whereby the individual leadership ( 13 ) via distribution channels ( 15 ) at least indirectly with a pressure medium source / sink ( 9 ) of the adjusting device ( 1 ) can be coupled.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to claim 5, characterized in that the coupling of the individual guide ( 13 ) with the pressure source / sink ( 9 ) of the adjusting device ( 1 ) via one or more fixed or rotatable components in the vicinity of the component rotatably connected to the annular shell ( 20 ) he follows.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the individual distribution channel ( 15 ) via at least one central distribution channel ( 14 ) with the pressure medium source / sink ( 9 ) and at least one means for controlling the pressurizing medium is arranged in at least one region (X1, X2, X3, X4, X5) from the group mentioned below or a combination thereof: the pressure source / sink ( 9 ) - in the connection between the pressure source / sink ( 9 ) and the central distribution channel ( 14 ); - in the central distribution channel ( 14 ); - in the connection of the central distribution channel ( 14 ) with the guides ( 13 ), in particular the distribution channels ( 15 ); - in the leadership ( 13 ).

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a hydrodynamic speed / torque converter, comprising at least one pump impeller (P), a turbine blade wheel (T) and a stator (L), wherein the impeller with fixed blades ( 4 ) and rotating blades ( 5 ) is formed by the turbine wheel (T).

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to claim 8, characterized in that the arrangement of the guide ( 13 ) in a cover disk ( 20 ) or a non-rotatably connected component ( 21 ), which rotatably via a labyrinth seal in a rested component, in particular stator (L) or housing part ( 23 ) and the coupling with the pressure medium source / sink ( 9 ) over a through the stationary component ( 23 ) guided connection channel ( 22 ) he follows.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling with the pressure medium source / sink ( 9 ) using at least one supply channel of the resource supply system of the hydrodynamic machine ( 16 ) he follows.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a hydrodynamic speed / torque converter, comprising at least one pump impeller (P), a turbine blade wheel (T) and a stator (L), wherein the impeller with fixed blades ( 4 ) and rotating blades ( 5 ) is formed by the stator and / or impeller.

Hydrodynamic machine ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a selection from the following group: - starting converter ( 18 ) - walkers ( 17 ).