DE1650703C2

DE1650703C2 - Fluiddruckwandler

Info

Publication number: DE1650703C2
Application number: DE1967G0051490
Authority: DE
Inventors: Roy S Birmingham Mich Cataldo (V St A)
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1966-11-09
Filing date: 1967-10-31
Publication date: 1972-03-02
Also published as: US3401638A; DE1650703B1; GB1139389A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluiddruck- schwindigkeit geregelten Ausgang im sekundären

wandler mit einer mit mehreren Kanälen fest ver- Fluidstrom liefern. So kann z. B. ein primärer Fluid-

bundenen mit einstellbarer Drehzahl umlaufenden strom, der hohen Druck und geringe Strömungs-

Reaktionskammer. geschwindigkeit aufweist, in dem Fluiddruckwandler

Bei einer bekannten hydraulischen Strömungs- 5 in einen sekundären Strom umgewandelt werden, der

maschine (USA.-Patentschrift 1 402 853) laufen die niedrigen Druck und hohe Strömungsgeschwindigkeit

Reaktionskammer und die Kanäle gleichzeitig um hit. Für die Steuern g kann ein Impulsgeber für den

zwei Achsen um. Bei dieser nur einen einzigen Druck verwendet werden, so daß die Steuerung ab-

Fluidstrom aufweisenden Maschine wird der hydrau- hängig vom Auslaßdruck erfolgt; in abgewandelter

lische Strom durch die Präzessionskraft des Kreises io Weise ist indessen auch durch Verwendung eines

erzeugt. Ein zweiter Fluidstrom ist nicht vorgesehen. Strömungsmessers eine strömungsabhängige Steue-

Es handelt sich somit um eine Pumpe bzw. um einen rung möglich. Wird der Auslaß mit einem Fluid-

Fluidmotor, bei denen hydraulische Energie in me- motor verbunden, so ergibt sich ein steuerbares

chanischfc Energie bzw. umgekehrt umgesetzt wird. Fluidgetriebe. Enthält die Anlage eine Verdrängungs-

Weiterhin sind Fluiddruckwandler bekannt, bei 15 pumpe und einen Verdrängungsmotor, die konstante

denen zwei Fluidströme vorgesehen sind, die unter- oder veränderliche Verdrängung haben können, so

einander Energie übertragen. Dabei wird die in ergibt sich ein Getriebe mit veränderlicher Drehzahl

einem primären Fuidsystem abgegebene Leistung und veränderlichem Drehmomentverhältnis. Zusätz-

(PrirnärdruckxPriiirärdurchsatzrnengeJaufeinsekun- lieh kann die Spingeschwindigkeit der Reaktions-

däres Fluidsystem übertragen, wobei Hnter Gleich- 20 kammer im wesentlichen die gleiche Rolle spielen

; kaltung der Leistung bei Vernachlässigung der Ver- wie die Felddichte bei elektrischen Wandlern, wobei

kiste verschiedene Werte für den Sekundärdruck und die physikalische Geometrie des Wandlers nicht ge-

aomit auch für die Sekundärdurchsatzmenge einstell- ändert wird. Bei Verwendung hoher Spingeschwin-

; bar sind Zur Energieübertragung werden in dem als digkeiten verringern sich die Größe und das Gewicht

, Energieträger benutzten Fluidsystem Fluiddruck- as des LeistungswandkfS, wobei zur Steuerung des

Wellen induziert, die den Energieaustausch bewirken Wandlers nur eine schwache Kraftquelle notwendig

< (USA.-Patentschriften 3 046 732 und 2 526 618). ist. Ein Fluiddruckwandler nach der Erfindung kann

Die dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende beispielsweise beim Antrieb von Kraftfahrzeugen

Aufgabe besteht dann, einen Fluiddruckwandler zu verwendet werden.

Schaffen, der im Gegensatz zu de" bekannten mit 30 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor-

Präzessionskraft arbeitenden Strömungsmaschinen gesehen, daß der primäre Kanal und der sekundäre

einen einfacheren Aufbau und weni_v er umlaufende Kanal jeder einen Einlaß und einen Auslaß haben,

Dichtungen erfordert. Dabei soll vor allem der Wir- die zentrisch zur Drehachse liegen. Hierbei ist es vor-

kungsgrad verbessert werden, indem die Strömungs- teilhaft, wenn der Einlaß und der Auslaß des pri-

verluste sowie die Stoßverluste des Fluides vermin- 35 mären Kanals am einen axialen Ende und der Aus-

dert werden. laß und der Einlaß des sekundären Kanals am ande-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ren Ende des Wandlers liegen, die Kanäle schleifen-

- löst, daß ein primärer Kanal einen primären Fluid- förmig gestaltet sind und die Mittellinien der Schlei-

Strom zur und von der Reaktionskammer und ein fen in zugeordneten Ebenen liegen, die senkrecht

Sekundärer Kanal einen sekundären Fluidstrom zur 40 aufeinanderstellen. Bei einer anderen Ausführungs-

} und von der Reaktionskammer leiten und beide form der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einlasse

» Fluidströme sich in der Reaktionskammer senkrecht und die Auslässe beider Kanäle an axial einander

mit im wesentlichen radial zur Drehachse liegender gegenüberliegenden Enden des Wandlers vorgesehen

Strömungsrichtung schneiden, wobei die Kanäle so sind und die Kanäle S-förmige Gestalt haben und die

. ausgebildet sind, daß die Summe der Produkte aus 45 Mittellinien der Kanäle in zugeordneten Ebenen

. dem jeweiligen Strömungsquerschnitt und dem zu- liegen, die senkrecht aufeinanderstehen.

j gehörigen Hauptströmungsradius des Fluidstroms Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung is*.

einer zur Reaktionskammer führenden Kanalhälfte es vorteilhaft, wenn der Einlaß des primären Kanals

im wesentlichen gleich ist der Summe der Produkte und der Auslaß des sekundären Kanals kreisförmi-

j aus dem jeweiligen Strömungsquerschnitt und dem 50 gen Querschnitt und de' Auslaß des primären Kanals

j Zugehörigen Hauptströnvjngsradius des Fluidstroms und der Einlaß des sekundären Kanals sichel- oder

einer von der Reaktionskammer wegführenden Kanal- kreisringförmigen Querschnitt haben,

hälfte, so daß im wesentlichen keine resultierenden Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine

Fliehkräfte in den Fluidströmen auftreten. von einer Antriebsmaschine angetriebene hydrau-

Ein Fluiddruckwandler nach der Erfindimg kann SS lische Pumpe Flüssigkeit unter Druck dem primären

mit flüssigen oder gasförmigen Fluiden betrieben Kanal zufördert und mit dem sekundären Kanal ein

werden. Sein Aufbau ist einfach, da er keine Ventile hydraulischer Motor verbunden ist, der von dem

erfordert; denn er wird durch die gleiche Coriolis- sekundären Flüssigkeitsstrom angetrieben ist. Hierbei

kraft gesteuert, wie dies bei anderen Kreiseigeräten ist es zweckmäßig, wenn die hydraulische Pumpe und

der Fall ist. Da die einem derartigen Fluiddruck- 60 der hydraulische Motor als Verdrängungsmaschinen

wandler eigenen Fluidverluste nicht mehr als lami- ausgestaltet sind.

nare Strömungsverluste sein können, treten keine Schließlich ist vorgesehen, daß die Reaktiom-Stoßvcrluste ein. Ferner ist der Fluiddruckwandler kammer und die beiden Kanäle durch einen Elektronach der Erfindung in vollem Umfange umkehrbar motor antreibbar sind, dessen Drehzahl durch eine zu betreiben. Außerdem kann der Fluiddruckwandler 65 willkürlich betätigbare Steuereinrichtung und durch mit einem Fluid mit ungeregeltem Druck und un- eine von dem aus dem sekundären Kanal ausströ-. geregelter Strömungsgeschwindigkeit im primären menden Fluidstrom abhängige Steuereinrichtung verriuitlstrom arbeiten und einen nach Druck und Ge- änderlich ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Fluiddruckwandlern nach der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine teilweise perspektivische Darstellung, die die Wirkung eines Fluiddruckwandlers nach der Erfindung veranschaulicht,

F i g. 2 ein Längsschnitt durch einen Fluiddruckwandler nach der Erfindung in Verbindung mit einer nur schematisch dargestellten Kraftanlage,

gang wiedergewonnen wird und diitt das Produkt der Quotienten I/VQ zwischen den primären und den sekundären Anschlüssen der Rcuktimiskammer eine Funktion des Quadrats der Spingeschwindigkeit ist. Bei der Ausführungsform gemäß F-" i g. 2 besteht der Fluiddruckwandler aus einem drehbaren Gehäuse 10, das in axialem Abstand voneinander liegende Ringflansche 12 und 14 aufweist und an Lagerstühlen 20 und 22 über Kugellager 16 bzw. 18 an

Fig. 3 eine Draufsicht nach der Linie 3-3 der io einer Grundplatte 24 abgestützt ist. Das Gehäuse 10 F i g. 2, ist somit um eine Spinachse 26 drehbar.

Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2, Eine Antriebswelle 28 wird von einer äuUeren

Fig. 5 ein vergrößerter Querschnitt nach der Kraftquelle, im Ausführungsbeispiel einem Elektro-

Linie 5-5 der Fig. 2, motor 30 mit veränderlicher Drehzahl, angetrieben.

Fig. 6 ein vergrößerter Durchschnitt nach der 15 Die Welle 28 ist in einem Kugellager 32 auf einem

Linie 6-6 der Fig. 2, Lagerstuhl 34 der Grundplatte 24 abgestützt. Der

Fig. 7 ein Längsschnitt durch eine andere Aus- Elektromotor 30 hat eine willkürlich betätigbare

führungsform eines Fluiddruckwandlers nach der Er- Drehzdilregeleinrichtung 35 und eine elektrisch be-

f.ndung, tätigte Drehzahlregeleinricht.^.g 36 zur Änderung

Fig. 8 eine Draufsicht nach der I inie S-8 der 20 seiner Drehzahl. Ein auf der Welle 28 befestigtes

F i g. 7 und Stirnrad 37 kämmt mit einem Zahnkranz 38, der starr

Fig. 9 ein vergrößerter Querschnitt nach der auf einer Nabe 40 des Gehäuses 10 sitzt. Das Ge-

Linie 9-9 der F i g. 7. häuse 10 kann also um die Spinachse 26 mit ver-

F i g. 1 zeigt schematisch das grundsätzliche, der sch.edener Drehzahl durch den Elektromotor 30 an-

Kreiselwirkung unterliegende Element, das aus zwei 25 getrieben werden.

sich rechtwinklig kreuzenden Kanälen besteht, die Das drehbare Gehäuse 10 enthält, wie die F i g. 2,

dauernd um eine einzige Drehachse m;t einer be- 3 und 4 zeigen, schleifenförmige Strömungskanäle, stimmten Winkelgeschwindigkeit umlaufen, wobei und zwar einen primären Kanal 42 und einen sekunder beiden Kanälen gemeinsame Teil eine Reaktions- dären Kanal 44. Die beiden Kanäle schneiden sich kammer bildet. Fließt in einem der Kanäle ein Pri- 30 im rechten Winkel und bilden eine gemeinsame märstrom, so wird die durch diesen dargestellte Lei- Reaktionskammer 46, die im wesentlichen rechtstung kontinuierlich in der Reaktionskammer infolge eckige Gestalt hat und zentrisch zur Spinachse 26 der Drehung der Kanäle in einen sekundären Strom Hegt. Jeder schleifenförmige Kanal bedingt einen in dem anderen Kanal umgewandelt, wobei der Hauptströmungsweg, der durch Pfeile angedeutet ist Quotient des Diiferentialdruckes IP in der Reak- 35 und in einer Ebene verläuft, die die Spinachse tionskammer zum Strom Q in jedem Kanal eine schneidet. Diese beiden Ebenen der beiden Kanäle Funktion der Winkelgeschwindigkeit ist. Diese Erscheinung kann durch das Gesetz der Corioliskräfte,
die auf ein Fluidteilchen einwirken, erklärt werden,
da jedes Masseteilchen, das eine lineare Geschwin- 4°
digkeitskomponemte senkrecht zu einer Achse, um
i dh fi i Cilikf

die es dreht, aufweist, eine Coriolisk-aft erzeugt. In F i g. 1 bedeutet

Q_n den primären Fluidstrom in dem primären ₄₅ Kanal (Volumen je Zeiteinheit),

Q_s den sekundären Strom in dem sekundären Kanal (Volumen je Zeiteinheit),

W₍ die Winkelgeschwindigkeit der Drehung um

die Spinachse,
V das Volumen der Keaktionskammer,

AP_n den primären DifTerentialdruck in der Reaktionskammer,

stehen senkrecht aufeinander. Der Fluiddruckwandler kann völlig umkehrbar betrieben werden, wie später noch beschrieben wird.

Die den primären und sekundären Kanälen zugeordneten Teile sind einander gleich, so daß nachstehend die für den primären Kanal beschriebenen Teile in gleicher Weise für den sekundären Kanal gelten, indem dort gleiche Bezugszeichen mit Beistrich verwendet sind.

Der primäre Kanal 42 enthält einen Einlaßzweig 48, um Fluid zur Reaktionskammer 46 zu leiten, und einen Auslaßzweig 50, um das Fluid aus der Reaktionskammer abzuleiten. Die Einlaß- und Auslaß-"weige wirken als Pumpen- und Motorelementc, die gleichzeitig die Zufuhr und die Abfuhr der erforderlichen Energie für die Spinbewegung des Fluids bewirken, so daß für diesen Zweck keine äußere Kraft aufgewendet werden muß, wenn mechanische und

AP₅ den sekundären Differentialdruck in der 55 FMdreibunwverluste vernachlässigt werden. Wie die

Reaktionskammer Fig. 2 und 5 zeigen, erstreckt sich der Einiaßzweig

43 von einem zentrisch zur Spinachse 26 liegenden

Es kann unter Verwendung der bekannten Coriolis- kreisförmigen Einlaß 52 allmählich nach auswärts

kraftgleichung mathematisch nachgewiesen werden, abgebogen mit einem glatten Übergang zu einem im

daß der sekundäre Differentialdruck eine Funktion 60 wesentlichen rechteckigen Strömungsquerschnitt und

des Primärstroms und der Spingeschwindigkeit ist wendet sich .lann in einem glatten Bogen radial ein-

und der primäre Difierentialdruck eine Funktion des wärt» zur Reaktionskammer 46. Der Auslaßzweig

sekundären Flusses und der Spingeschwindigkeit ist. erstreckt sich radial auswärts von der Reaktionskam-

Es kann ferner nachgewiesen werden, daß dann, mer46 diametral gegenüber dem Einlaßzweig und

wenn Träeheitskräfte, die Reibung des Fluids und 65 wendet sich dann einwärts zur Spinachse 26, wobei

die Verdichtung des Fluids vernachlässigt werden der gleiche Radius vorgesehen ist wie beim Einlaß-

und auch keine unausgeglichenen Fliehkräfte vor- zweig 48. Der Ausiaßzweig 50 hat den gleichen

liegen, die gesamte eingebrachte Leistung am Aus- Strömungsquerschnitt wie der Einlaßzweig 48, bis er

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auf diesen trifft. In diesem Bereich hat der Auslaß- beispiel in eine Kraftanlage eingegliedert, um Leizweig SO sichelförmige Gestalt, wie dies in F i g. 6 stung /wischen einer hydraulischen Kraftquelle in dargestellt ist, und endet in einem ringförmigen Aus- Gestalt einer hydraulischen Verdrängerzahnrad-IaH 58, der konzentrisch zum Hinlaß 52 liegt. pumpe 70 und einer Belastung in Form eines hydrau-

Der Strömungsquerschnitt und die wirksamen 5 tischen Motors 72 zu übertragen. Die hydraulische Radien des Auslaßzweiges 50 und damit die Pro- Pumpe 70 wird von einer Antriebsmaschine 71 mit dukle dieser beiden Faktoren sind die gleichen wie veränderlicher Drehzahl angetrieben. Die hydraufür den FJnlaßzwcig 48 bis in den Bereich, in dem lische Pumpe 70 saugt Flüssigkeit aus einem Sumpf der liinlaßzweig dem Auslaßzweig nahekommt, so 73 über eine Saugleitung 74 an und fördert die Fliisdaß die in diesem wesentlichen Teil der Kanäle ent- io sigkeit unter Druck zu einer Förderleitung 76, die an stehenden Fliehkräfte sich gegenseitig ausgleichen, den stationären Einlaßkanal 67 angeschlossen ist. während das Fluid im Gehäuse der Spinbewegung Der Auslaßkanal 68 des Primärkanals ist durch eine ausgesetzt ist. Die Radien in dem Einlaß- und Aus- Rücklaufleitung 78 mit dem Sumpf verbunden. Der laßzweig sind im Bereich der Überlappung dieser Auslaßkanal 68' des sekundären Kanals ist über eine Zweige verschieden, jedoch sind die Unterschiede 15 Förderleitung 80 mit dem Einlaß des hydraulischen nur gering, so daß nur eine geringe unausgeglichene Motors 72 verbunden, dessen Auslaß über eine Fliehkraft entstehen kann. FJn Ausgleich dieser Rücklaufleitung 82 zur stationären Einlaßleitung 67' Fliehkraft kann dadurch erzielt werden, daß der des sekundären Kanals verbunden ist.
effektive Radius des Einlaßzweiges 48 vergrößert Diese Verbindungen der Leitungen 80 und 82

wird, wenn sich dieser der Reaktionskammer nähert. 20 zwischen dem sekundären Kanal 44 und dem hydrau-Der Einlaßzweig 48 wie auch der Auslaßzweig 50 lischen Motor 72 werden durch die Drehrichtung der sind mit ortsfesten Fluidkanälen verbunden, so daß Spinbewegung bestimmt. Bei Umkehr der Spinbeweein gerade in den Finlaßzwcig eintretendes Fluidparti- gung wurden die Anschlüsse umzutauschen sein, kclchen im wesentlichen keine Spingeschwindigkei» Ferner könnten auch die Verbindungen des primären aufweist. Ebenso ist dies bei einer Fluidpartikel der 25 Kanals 42 mit den Leitungen 76 und 78 umgekehrt Fall, die gerade den Auslaßzweig verläßt. Die Ver- werdvn und der sekundäre Kanal an den hydraubindung der Ein- und Auslaßzweige erfolgt durch lischen Motor 72 zur Erzielung der richtigen Dreheine Kupplung, die einen Mantel 60 enthält, der ein richtung angeschlossen werden, wobei dieser An-Teil des Lagerstuhls 34 und damit der Grundplatte Schluß durch den Anschluß der Leitungen an den 24 ist. Wie die Fig. 2 und 5 zeigen, hat der Man- 30 Primärkanal und die Drehrichtung der Spinbewegung tel 60 eine zentrisch zur Spinachse 26 liegende Boh- bestimmt wird. Ferner kann auch der Kanal 42 ah rung 62 und ein Rohr 64, das in der Bohrung sekundärer Kanal verwendet werden, während dei konzentrisch durch stromlinienförmige Rippen 66 ge- Kanal 44 der primäre Kanal wird, da beide Kanäle halten ist. Das Innere des Rohres 64 bildet eine kreis- einander gleich ausgebildet sind,
förmige ortsfeste Fluidleitung 67. Der Innendurch- 35 Eine elektronische Steueranlage zur automatischen messer des Rohres 64 entspricht dem Innendurch- Regelung der Spindrehzahl ist vorgesehen, um einen messer des Einlasses 52, und das stationäre Rohr eingeregelten Druck in der Förderleitung UO zurr und der umlaufende Einlaß haben sich überlappende hydraulischen Motor 72 zu erhalten. Dieser Strom-Kanten zur Bildung einer Fluiddichtung. Der ring- kreis enthält eine elektrische Kraftquelle 86, einer förmige Auslaß 58 des Auslaßzweiges liegt aus- 40 Schalter 90 zum Schließen des Stromkreises unc gerichtet zu einem ortsfesten Ringkanal 68, der zwi- einen Impulsgeber 88, der den Druck in der Leitung sehen der Außenwand des Rohres 64 und der Boh- 80 abfühlt und in einen elektrischen Impuls tirnwanrung 62 gebildet ist, wobei eine Fluiddichtung zwi- delt. Dieser Impuls wird der Regeleinrichtung 36 de; sehen dem Auslaß 58 und dem Kanal 68 durch sich Elektromotors 30 zugeleitet, wie später noch be überlappende Kanten des umlaufenden Gehäuses 45 schrieben wird,
und des Mantels 60 gebildet ist. Die Arbeitsweise des Fluiddruckwandlers und seini

Es ist keine wesentliche Kraft erforderlich, um Eingliederung in die Kraftanlage ist folgerde:
eine Fluidpartikel von der Spingeschwindigkeit Null Die Eingangsleistung, die der Energie entspricht

auf eine größer als Null betragende Spingeschwindig- welche der Flüssigkeit durch die hydraulische Pumpi keit zu bringen und anschließend wieder auf die 50 70 aufgezwungen wird, bedingt den Primärfiuidstron Spingeschwindigkeit Null, da keine wesentlichen im Fluiddruckwandler und wird infolge der Spin resultierenden Fliehkräfte aus der Pump-und Motor- bewegung des Gehäuses 10 über den Elektromoto wirkung der Ein- und Auslaßzweige 48, 48' bzw. 50, 30 in den Sekundärfluidstrom übergeleitet, der dei 50' entstehen und die gerade eintretenden bzw. aus- hydraulischen Motor 72 speist. Da das Produkt de tretenden Flüssigkeitspartikeln im wesentlichen keine 55 Quotienten 1P. Q an den primären und sekundärei Spinpeschwindigkeiten aufweisen. Der Fluiddruck- Enden der Reaktionskammer des Fluiddruckwand wandler erfordert im wesentlichen zur Aufrechterhai- lers eine Funktion des Quadrates der Spingeschwin tung der Drehbewegung des Gehäuses eine Kraft- digkeit ist, kann das Verhältnis der Differential zufuhr, die die mechanische Reibung und die Fluid- drücke zwischen dem primären und dem sekundärei reibung überwindet, solange eine konstante Spin- 60 Fluidstrom, der zugleich auch das Drehmomentver geschwindigkeit vorliegt. Eine zusätzliche Kraft ist hältnis im Fluiddruckwandler und daher zwische erforderlich, um die umlaufenden Massen zu be- der hydraulischen Pumpe und dem hydraulische schleunigen, wenn die Spingeschwindigkeit geändert Motor 72 anzeigt, stufenlos über den Drehzahl wird. Da die Fluidverluste innerhalb des Fluiddruck- bereich des Elektromotors 30 eingestellt werden, in wandlers auf die Strömungsverlustc beschränkt sind, 65 dem dessen Handsteuereinrichtung 35 betätigt wire die äußerst klein sind, kann ein hoher Wirkungsgrad Unter der Annahme, daß der hydraulische Motor 7 des Fluiddruckwandlers erreicht werden. eine konstante Verdrängung hat. ändert sich b<

Der Fluiddruckwandlcr ist in dem Ausführungs- jeder Antriebsmaschinendrehzahl die Drehzahl de

gewählt ist wie beim Einlaßzweig 148. Der Auslaßzweig 150 hat einen Strömungsquerschnitt und Radien, die denen des Einlaßzweiges 148 entsprechen. Der Auslaßzweig 150 endet in einem kreisringförmigen Auslaß 158, der zentrisch zur Spinachse 126 liegt und am dem Einlaß gegenüberliegenden Ende des Fluiddruckwandlers angeordnet ist. Der Einlaßzweig 160 des anderen Kanals 144 hat einen ringförmigen Eintaß 162, der, wie F i g. 7 zeigt,

hydraulischen Motors 72 unmittelbar mit dem Drchmomentverhältnis, um eine veränderliche Drehzahl
und Drehmomentvcrhältnisiibersetzung zu ergeben.
Ändern sich der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit der dem hydraulischen Motor 72 zugeleiteten
Flüssigkeit, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine
71 und damit der primäre Strom und dessen Druck
veränderlich sind, so wird die elektronische Steuereinrichtung durch Schließen des Schalters 90 konditioniert. Jede Abweichung vom eingestellten Druck- io konzentrisch zum Auslaß 158 des primären Kanals wert in der Leitung 80 bewirkt eine Änderung der 142 liegt. Der Einlaßzweig 160 ist auswärts von der Spingeschwindigkeit des Fluiddruckwandlers, wo- Spinachse 126 fortgebogen und berührt den Auslaßdurch ein neues Produkt der Quotienten IP Q Gül- zweig 150 des primären Kanals 142, in welchem Betigkeit erhält, das die Rückstellung des Druckes in reich der Einlaßzweig sichelförmigen Querschnitt der Leitung 80 und damit der Strömungsgeschwin- 15 hat, wie dies F i g. 9 zeigt. Weiter auswärts verändert digkcit bewirkt. Auf diese Weise ist eine Druckregelung in äußerst einfacher Weise durchzuführen.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 erstrekken sich die Kanäle über die ganze axiale Länge des

Fluiddruckwandlers. Jeder Kanal hat kongruent aus- 20 laßzweig 164 des sekundären Kanals 144 geht diamegebildete Einlaß- und Auslaßzweige, die gleiche trat gegenüberliegend radial nach auswärts von der Pumpen- und Motorelemente mit gleicher Leistungs- Reaktionskammer 146 ab und wird anschließend aufnahme bilden, so daß sich die zur Erzeugung und allmählich auf die Spinachse zurückgebogen, wobei Vernichtung der Spingeschwindigkeiten notwendigen gleiche Radien wie im Einlaßzweig 160 gewählt sind. Energien gegenseitig aufheben. Es muß somit im as Der Auslaßzweig 164 hat den gleichen Strömungs-

sich der Querschnitt des Einlaßzweiges allmählich zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, der zur Spinachse zurückgebogen in die Reaktionskammer 146 mündet, wie dies F i g. 8 zeigt. Der Aus-

wesentlichen keine äußere Kraft aufgewendet werden, um die Spinbewegung zu bewirken, wenn die mechanische Reibung und die Fluidreibung vernachlässigt werden.

Ein Gehäuse 110 ist an seinen Enden über Kugel- 30 migen Auslaß 166, der den Einlaß 152 des primären lager 116 und 118 an Lagerstühlen 120 und 122 einer Kanals 142 konzentrisch umgibt.

Die Kanäle 142 und 144 sind an ihren Enden mit ortsfesten Fluidkanälen an einander gegenuber-

qucrschnitt und gleiche Radien wie der Einlaßzweig If)O und berührt den Einlaßzweig 148 des primären Kanals 142 bei seiner Annäherung an die Spinachse 126. Der Auslaßzweig 164 endet in einem ringför-

liegcndcn Seiten des umlaufenden Gehäuses 110 ver

Grundplatte 124 abgestützt, so daß das Gehäuse um eine Spinachse 126 drehbar ist. Eine Antriebswelle 128 ist drehbar in einem Kugellager 132 an der

Grundplatte 124 abgestützt. Ein starr mit der An- 35 bunden, das ähnüch wie das in F i g. 2 dargestellt ist.

triebswelle 128 verbundenes Zahnrad 136 kämmt mit Die Verbindungskupplungen sind in gleicher Weise

einem Zahnkranz 138, der starr mit dem Gehäuse ausgebildet, und im nachstehenden wird die rechts

110 verbunden ist. liegende Kupplung beschrieben, die der linksseitigen

Wie die F i g. 7 und 8 zeigen, enthält das drehbare Kupplung entspricht, so daß für letztere gleiche BeGehäuse 110 S-förmige Kanäle 142 und 144, die sich 4° zugszeichen mit Beistrich verwendet sind. Die rechtsin ihrer Mitte rechtwinklig schneiden und dort eine seitige Kupplung hat einen Mantel 168, der mit dei gemeinsame Reaktionskammer 146 bilden, die im Grundplatte 124 fest verbunden ist. Der Mantel entwesentlichen rechteckige Gestalt hat und zentrisch hält eine zentrisch zur Spinachse 126 liegende Bohzur Spinachse 126 liegt. Wie die Pfeile zeigen, ent- rung und ein Rohr 170, das durch stromlinienförmige halten die S-förmigen Kanäle einen Hauptströmungs- 45 Rippen gehalten ist, die konzentrisch innerhalb de« weg in einer Ebene, die den Kanal und die Spinachse Mantels liegen. Das Innere des Rohres 170 bildet einen schneiden, wobei die den Kanälen zugeordneten ortsfesten kreisförmigen Fluidkanal 172, der mit derr Ebenen senkrecht aufeinanderstehen. Der Fluid- kreisringförmigen Einlaß des primären Kanals 142 druckwandler ist umkehrbar betriebsfähig wie der fluchtet. Das Rohr 170 und das umlaufende Gehäuse nach der ersten Ausführungsform. Nachstehend wird 50 haben sich überlappende Kanten, um eine Fluidder als primärer Kanal benutzte Kanal 142 beschrie- dichtung zu bilden. Der ringförmige ortsfeste Kana ben, der dem als sekundären Kanal dienenden 176 zwischen der Außenwand des Rohres 170 unc Kanal 144 im Aufbau entspricht. dem Mantel 168 fluchtet mit dem ringförmigen Aus

Wie F i g. 7 zeigt, enthält der Kanal 142 einen laß des sekundären Kanals 144, wobei durch über

Einlaßzweig 148, um Fluid zur Reaktionskammer 55 läppende Kanten zwischen dem umlaufenden Ge

146 zu leiten, und einen Auslaßzweig 150, um das häuse und dem Mantel eine Fluiddichtung ge

Fluid von der Reaktionskammer abzuleiten. Der Ein- schaffen ist.

laßzweig 148 hat einen kreisförmigen Einlaß 152, Um den Fluiddruckwandler nach Fig. 7 in eini

der zentrisch zur Spinachse 126 liegt und sich all- Kraftanlage gemäß Fig. 2 einzugliedern, muß dii

mählich nach außen von der Spinachse fort erstreckt, 60 Spinrichtung entsprechend dem eingczeichnetei

wobei ein glatter Übergang zu einem im wesentlichen Pfeil W gewählt werden, wobei dann die stationär!

rechteckigen Querschnitt erfolgt. Danach ist der Ein- Einlaßleitung 172 mit der Leitung 76 die ortsfesti

gangszweig radial nach innen abgebogen und mün- Auslaßleitung 172' des primären Kanals mit der Lei det in die Reaktionskammer 146. Der Auslaßzweig tung 78, die stationäre Auslaßöffnung 176 des sekun

150 geht auf der diametral gegenüberliegenden Seite 65 dären Kanals mit der Leitung 80 und die ortsfest

von der Reaktionskammer 146 ab und erstreckt sich nach außen und ist anschließend allmählich zur Spinachse zurückgebogen, wobei der gleiche Radius

Einlaßöffnung 176' des sekundären Kanals mit de Leitung 82 zu verbinden wären. Wird der Fluid druckwandler gemäß F i g. 7 in dieser Weise in di

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Kraftanlage eingegliedert, so arbeitet er in gleicher Weise wie bei der Bauform gemäß F i g. 2.

Claims

Patentansprüche:

1. Fkuddruckwandler mit einer mit mehreren Kanälen fest verbundenen mit einstellbarer Drehzahl umlaufenden Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet, daß ein primärer Kanal (42; 142) einen primären Fluidstrom zur und von der Reaktionskammer (46; 146) und ein sekundärer Kanal (44; 144) einen sekundären Fluidstrom zur und von der Reaktionskammer (46; 146) leiten und beide Fluidströme sich in der Reaktionskammer senkrecht mit im wesentliehen radial zur Drehachse (26; 116) liegender Strömungsrichtung schneiden, wobei die Kanäle (42, 44; 142, 144) so ausgebildet sind, daß die Summe der Produkte aus dem jeweiligen Strömungsquerschnitt und dem zugehörigen Haupt- ao Strömungsradius des Fluidstroms einer zur Reaktionskammer führenden Kanalhälfte im wesentlichen gleich ist der Summe der Produkte aus dem jeweiligen Strömungsquerschnitt und dem zugehörigen Hauptströmungsradius des Fluidstromes einer von der Reaktionskammer wegführenden Kanalhälfte, so daß im wesentlichen keine resultierenden Fliehkräfte in den Fluidströmen auftreten.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Kanal (42; 142) und der sekundäre Kanal (44; 144) jeder einen Einlaß (52; 152 und 58'; 162) und einen Auslaß (58; 158 bzw. 52' und 166) haben, die zentrisch zur Drehachse (26; 126) liegen.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (52) und der Auslaß (58) des primären Kanals (42) am einen axialen Ende und der Auslaß (58') und der Einlaß (52') des sekundären Kanals (44) am anderen Ende des Wandlers liegen, daß die Kanäle schleifenförmig gestaltet sind und die Mittellinien der Schleifen in zugeordneten Ebenen liegen, die senkrecht aufeinanderstellen (Fig. 2 bis 6).

4. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlasse (152 und 162) und die Auslässe (158 und 166) beider Kanäle (142 und 144) an axial einander gegenüberliegenden Enden t.es Wandlers vorgesehen sind, daß die Kanäle S-förmige Gestalt haben und die Mittellinien der Kanäle in zugeordneten Ebenen liegen, die senkrecht aufeinanderstehen (F i g. 7 bis 9).

5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß ^52; 152) des primären Kanals (42; 142) up^c! der Auslaß (52'; 166) des sekundären Kanals (44; 144) kreisförmigen Querschnitt und der Auslaß (58; 158) des primären Kanals (42; 142) und der Einlaß (58'; 162) des sekundären Kanals (44; 144) sichel- oder kreisringförmigen Querschnitt haben.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einer Antriebsmaschine (71) angetriebene hydraulische Pumpe (70) Flüssigkeit unter Druck dem primären Kanal (42; 142) zufördert und mit dem sekundären Kanal (44; 144) ein hydraulischer Motor (72) verbunden ist, der von dem sekundären Flüssigkeitsstrom angetrieben ist.

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Pumpe (70) und der hydraulische Motor (72) als Verdrängungsmaschinen ausgestaltet sind.

8. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (46; 146) und die beiden Kanäle (42 und 44; 142 und 144) durch einen Elektromotor (30) antreibbar sind, dessen Drehzahl durch eine willkürlich betätigbare Steuereinrichtung (35) und durch eine von dem aus dem sekundären Kanal ausströmenden Fluidstrom (Leitung 88) abhängige Steuereinrichtung (36) veränderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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