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Flüssigkeitswechselgetriebe. Bei den Flüssigkeitsgetrieben, bei denen
die Kraft durch einen zwischen den beiden kraftübertragenden Teilen eingeschlossenen
Flüssigkeitsring übertragen wird, sind die kraftübertragenden Teile wegen ihrer
Form und der Art der Lagerung, welche außerdem während ihrer Bewegungen ungenügend
oder gar nicht entlastet sind, für die Praxis ungeeignet. Die zu ihrer Bewegung
und Einstellung dienenden Vorrichtungen sind unzweckmäßig und gewährleisten kein
zuverlässiges Wirken eines solchen Betriebes.
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Der Gegenstand der Erfindung trägt den in der Praxis in Erscheinung
getretenen Mängeln Rechnung und beseitigt diese.
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Das Neue besteht darin, daß die den ringförmigen Flüssigkeitskanal
durchsetzenden Schaufeln nach Art von Balancerudern ausgebildet sind, welche in
dem beispielweise antreibenden Getriebekörper mit ihren Schäften drehbar so gelagert
sind, daß sie beim Vorbeigang an dem oder den Widerlagern sich völlig in Taschen
einlegen, während die Steuerung der Schaufeln in die Druckstellung durch an den
Schäften außerhalb des Druckraumes angeordnete Joche erfolgt, die durch eine Steuerhülse
in verschiedene Stellungen gebracht werden können bzw. gehalten werden und wobei
die Schaufeln in die neutrale Lage gegenüber dem Widerlager durch eine am anzutreibenden
Teile vorgesehene Anschlagleiste gedreht werden.
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Die Erfindung ist in den Abb. i bis 5 in verschiedenen Ausführungsformen
und in ihrer Wirkungsweise in den Abb.6 bis to schematisch dargestellt. In den Abb.
i bis q. ist eine Ausführungsform gewählt, welche sich als Vorgelege eignen würde.
Auch kann die Welle als Hülse ausgeführt sein, so daß I das Getriebe auf Transmissionswellen
geschoben und befestigt werden kann. Entfernt man bei dem in Abb. 4. dargestellten
Schnitt den Deckel 6 mit Stopfbüchse 7 und legt zugleich einen Schnitt durch den
Schieber 16, die Hülse 2o rechtwinklig durch die Welle 3 in der Mitte des Bolzens
17 und blickt in das Getriebe, so ergibt sich die Ansicht, welche in Abb. i dargestellt
ist. Abb. i, in Richtung A-B geschnitten, entspricht, wenn man auf die Schnittfläche
der linken Hälfte sieht, der Darstellung und Stellung der beweglichen Teile zueinander
in Abb. 4. Der Schnitt C-D durch Abb. q. ergibt, wenn man in das Getriebe sieht,
die in Abb. 2 dargestellte Ansicht. , Der Getriebekörper i ist durch die Keile 2
mit der Welle 3, welche durch die Riemenscheibe q. angetrieben wird, fest verbunden
und dreht sich im Gehäuse 5. Das Gehäuse ist durch den Deckel 6 und die Stopf-Büchsen
;, 8 und 9 wasserdicht verschlossen. Im Körper i sind die Schäfte to der genau ausbalancierten
Schaufeln i i sauber abdichtend drehbar gelagert. An den hervorragenden Schäfteenden
sind die Schaufeljoche 12 befestigt. Im Ringraum 13, welcher wie die übrigen Hohlräume
im Getriebe mit Wasser oder, um einer Verdunstung vorzubeugen, mit 01, Glyzerin
oder einer geeigneten anderen Flüssigkeit angefüllt ist, befindet sich das mit dem
Gehäuse fest verbundene Widerlager 1q:. Durch den Hebel 15 kann der Schieber 16,
welcher alle Umdrehungen der Welle 3 mitmacht, nach rechts und links auf der Welle
verschoben werden. Eine Drehung des Schiebers 16' um die Welle 3 verhindert der
Bolzen 17, welcher im Langloch 18 der Welle gleitet. Dieser Bolzen 17, welcher in
dem
Schieber befestigt ist, führt außerdem durch zwei sich gegenüberliegende,
schräg angeordnete Schlitze i9 der Hülse 2o, deren Zähne 21 die Einstellung der
Schaufeljoche 12 und somit der Schaufeln i i bewirken. Bevor die Schaufeln während
der Drehung des Getriebekörpers an dem Widerlager 14 vorbeigehen, werden diese,
soweit sie eine andere Stellung einnehmen, durch die Anschlagleiste 22, welche am
Gehäuse befestigt ist und mit der die Schaufeljoche 12 gesteuert werden, in ihre
Taschen i i` zurückgedrängt. Sobald das Widerlager 1¢ passiert ist, werden die Schaufeln
i i durch den Zug der Federn z3 am anderen Schaufeljochende wieder in die eingestellte
Lage gezogen.
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Das Getriebe ist dann entkuppelt oder läuft leer, solange sämtliche
Schaufeln in den Taschen liegen, da der Flüssigkeitsring im Ringraum 13 mit dem
Gehäuse 5 und dem daran befestigten Widerlager 1¢ stehenbleibt oder die Drehung
nicht mitmacht, weil auf die Flüssigkeit kein Druck ausgeübt wird (s. schematische
Darstellung Abb. 6). Ist das Getriebe voll gekuppelt, so macht das Gehäuse, welches
außerhalb als. Riemen- oder Friktionsscheibe oder Zahnrad o. dgl. au's'gebildet
ist, die gleichen Umdrehungen wie der Getriebekörper, auch wenn es belastet ist
oder irgend etwas antreibt, da die drei Schaufeln mit zeitweiliger Unterbrechung
der einen, welche gerade an dem Widerlag.er vorbeigeht, bestrebt sind, den Flüssigkeitsring
vor sich her zu schieben, wobei das Widerlager und somit das Gehäuse mitumläuft,
weil das Wasser, welches nicht entweichen kann, komprimiert wird. öffnet man die
Schaufeln etwas, so kann das. Wasser langsam hierdurch von der einen in die nächste
Schaufelkammer entweichen, oder der auf dem Wasser lastende Druck läßt entsprechend
nach, weswegen die Umdrehungszahl des Gehäuses hinter der des Körpers bzw. der Welle
oder der Maschine entsprechend zurückbleibt. Die Umdrehungsgeschwindigkeiten des
Gehäuses und des Körpers können untereinander so weit und so oft oder verschieden
voneinander abgestuft werden, als verschiedene Schaufelstellungen denkbar sind.
Man kann also das Gehäuse statt z. B. ioöo Umdrehungen nur 999 und herab bis auf
i oder o Umdrehungen machen lassen bzw. die Geschwindigkeit durch` eine entsprechende
Vorrichtung, welche die Verstellung der Schaufeln von außen ermöglicht, bis zum
Stillstande regeln, ohne den Gang der Antriebsmaschine oder des Motors zu verändern,
der durch einen besonderen selbsttätigen Regler bestimmt wird. Hierbei wird das
Gehäuse von der Welle getrieben; es, kann natürlich auch umgekehrt das Gehäuse die
Welle treiben. Die Verstellung der Schaufeln im wasserdicht verschlossenen Getriebe
wird von außen z. B. in folgender Weise bewirkt.
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Wird der Hebel 15 zunächst nach rechts umgelegt, so macht der Schieber
16 die gleiche Bewegung mit. Dabei wird die Hülse 2o, welche seitlich keine Bewegung
ausführen kann, durch den Bolzen 17, welcher in den beiden schrägen Schlitzen i9
gleitet, so auf der Welle gedreht, daß deren Zähne 21 die Schaufeljoche 12, wie
aus Abb. i ersichtlich ist, in der Pfeilrichtung und somit die Schaufeln in der
gleichen Richtung drehen bis zur Endstellung oder Ruhelage der Schaufeln in ihren
Taschen. Wird der Hebel 15 wieder zurück-, also nach links gelegt, so dreht sich
auch die Hülse 2o entgegengesetzt, und die Federn 23 drehen die Schaufeln an den
Jochen i2 aus den Taschen heraus in den Ringraum bis zur Endstellung oder Vollkupplung,
wodurch der Ringraten in Abteilungen oder Kammern eingeteilt wird. Weil die Schaufeln
in ihrer Drehrichtung ausbalanciert oder entlastet sind, können sie auch bei V ollkupplung,
also in stark komprimiertem Wasser, leicht gedreht werden. Es ist also beim Bewegen
des Hebels 15 eigentlich nur der Reibungswiderstand zu überwinden, den die Stopfbüchsen
;, 8 und 9 und der Dichtungsring 24 verursachen. Der Dichtungsring 2a verhindert-
das Durchtreten der Flüssigkeit zwischen der Hülse 20 und der Welle 3 und drückt
zugleich die linke äußere Fläche des Zahnbundes der Hülse gegen den Gehäuse= deckel
6, wodurch zwischen der Hülse und dem Gehäuse eine metallische Abdichtung erreicht
wird. An Stelle dieses Dichtu-ngsringes kann auch z. B. ein Ring mit Federn (s.
Abb.3) Anwendung finden, da noch eine i zweite Abdichtung zwischen Welle und Schieber
durch die Stopfbüchse 8 ganz außerhalb am linken Ende des. Schiebers vorhanden ist.
Die- Stopfbüchse 8 kann auch, wie in Abb. 3 dargestellt ist, vor dem Schieber im
Deckel 6 j angeordnet werden und dadurch die Stopfbüchse 7 gegebenenfalls entbehrlich
machen. In Abb. 3 ist außerdem dargestellt, wie durch die an dieser Stelle verstärkte
Welle 3 auch zwischen der linken inneren Zahnbundfläche der Hülse 2o eine metallische
Abdichtung gebildet wird. Der Körper i ist so geschnitten dargestellt, daß die Schnittfläche
durch die Mitte der Schaftbohrung 25 führt.
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Ähnlich ist das Gehäuse nach rechts abgeschloss.en durch das Kugellager
26, welches mit der Stopfbüchse 9 vereinigt ist. Ferner ist das Gehäuse nach dieser
Seite noch durch den von Federn an das Gehäuse gedrückten Schleifring 27 abgedichtet.
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Wie z. B. in Abb. 5 dargestellt ist, kann die Abdichtung auch beliebig
anders bewirkt
werden. Sie wird hier durch mehrfach in verschiedenen
Winkeln zueinander abgestufte, sauber eingeschliffene Flächen erlangt, wodurch ein
längeres und größeren Raum beanspruchendes Lager vermieden wird.
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Die Ausführungsform des Getriebes nach Abb. S kann unmittelbar an
Motoren oder anderen Kraftmaschinen Verwendung finden. Die hohle Welle 3 ragt nur
rechts aus dem Gehäuse heraus. Dieses Wellenende ist entsprechend stärker ,gehalten
zum Zwecke der oben beschriebenen Abdichtung und Kupplung mit dem Wellenstumpf der
Kraftmaschine. In das Innengewinde 28 wird ein Butzen geschraubt, welcher je nach
der Stärke der Welle der Kraftmaschine z. B. eine konische Bohrung und Keilnuten
hat. Die Hülse 2o ist umgekehrt angeordnet, führt also. nicht durch :den Gehäusedeckel
nach außen. An die Stelle des Schiebers 16 ist die Welle 29 :getreten, welche mit
einer Längsbohrung versehen ist, um die Flüssigkeit bei der Bewegung von der einen
nach der anderen Seite durchtreten zu lassen. Die Welle 29 wird auch von außen,
z. B. durch Drehen eines Handrades, verschoben, welches auf der durch eine Stopfbüchse
abgedichteten Welle 30 sitzt, indem das auf der gleichen Welle 3o innen angeordnete
Zahnrad 3 i diese Drehung mitmacht. Nach links ist das. Gehäuse durch den Deckel
6 und das Gehäuse 32 versichlossen. Das Verschlußstück 33, welches wasserdicht mit
dem Gehäuse 32 verschraubt ist, bewirkt, wie der Gehäuseflansch 34 von außen; die
Abdichtung am Gehäusedeckel 6 von innen.
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Gleichzeitig ist hier eine andere Ausführungsform der Schaufeln i
i zur Anwendung gekommen, um dieselben außer in der Drehrichtung auch in seitlicher
Richtung zu entlasten und den Druck auf das Gehäuse in seitlicher Richtung aufzuheben.
Durch den Wasserdruck auf den Schaft werden die Schaufeln in Richtung des Schaftes
auf den Körper i gedrückt, und das Gehäuse ist bestrebt, sich nach rechts zu verschieben,
weshalb das Kugellager 26 angeordnet wurde. Deshalb sind die Schaufelflächen zwischen
zwei Flanschen 35 mit dem gleichen Durchmesser der Schaufeln angeordnet, die sich
mit den Schaufeln drehen und den Wasserdruck nach beiden Seiten gleichmäßig aufnehmen.
Die rechten Flansche haben ferner Führungszapfen 36, welche in der Abdeck-Scheibe
37 gelagert sind und der Schaufel eine bessere Führung geben. Diese-durch die Schrauben
38 mit dem Körper i fest verbundene Abdeckscheibe verhindert außerdem das Heraustreten
der Flüssigkeit aus den Schaufeltaschen zwischen den Schaufeln und dem Körper i
hindurch.
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Der Ringraum oder Kanal 13 ist der Druckräum, weil in diesem die Flüssigkeit
zwischen dem einen oder mehreren Widerlagern und einer entsprechenden Anzahl Schaufeln
unter Druck gesetzt wird. Alle übrigen Hohlräume, welche mit der gleichen Flüssigkeit
angefüllt sind, also besonders derjenige links vom Ringkanal, in welchem sich die
Schäfte, Joche, Federn und die Hülse mit Zähnen bewegen, stellen bei geschlossenen
Schaufeln den Saugeraum dar. Durch den engen Kanal 39, weleher durch die Schraube
q.o, den Packungsring und den Deckel 6 verschlossen. ist (siehe Abb. 4), ist dieser
Saugeraum mit dem Druck rauxn verbunden. Ein Ausgleich des Druckes kann durch diesen
Kanal jedoch nicht stattfinden, weil bei Vollkupplung von den durch die Schaufeln
und das Widerlager gebildeten Druckkammern im Druckraum keine mit diesem: Saugekanal
in Verbindung steht.
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In den schematischen Darstellungen Abb. 6 und 7 :sind die Schaufeln,
das Widerlager und die dahinterliegende Anschlagleiste schraffiert, die Ruderschäfte
durch einen Halbkreis und die Jochhebel oder Anschläge durch schwarze Punkte, der
Saugekanal durch einen kleinen Kreis oberhalb der Anschlagleiste dargestellt. Abb.
6 läßt die Stellung dieser Teile bei entkuppeltem Getriebe oder Leerlauf erkennen.
Alle Schaufeln liegen in ihren. Taschen, auf die Flüssigkeit wird kein Druck ausgeübt,
der Ringraum weist also keinerlei Kammereinteilupg auf, und die Schaufeln können
an dem Widerlager frei vorbeigehen. In Abb.7 sind die Schaufeln so weit heraus;
geschwenkt, daß sie den Ringkanal in Kammern einteilen, welche jedoch noch nicht
ganz abgeschlossen sind: Bei der Drehung des Körpers i in Richtung der Pfeile kann
die Flüssigkeit in Richtung des, Widerlagers i nur so weit und so schnell ausweichen,
als das '\Viderlager bzw. das Gehäuse der jeweiligen Belastung entsprechend mitumläuft.
Da der Körper mit den Schaufeln in dieser Stellung sich immearhin schneller dreht
als das Gehäuse mit dem Widerlager, muß die in Kammer 41 entsprechend unter Druck
gesetzte Flüssigkeit durch die schmale öffnung 42 in die Kammer 43 und dann wiederum
durch die schmale Öffnung ¢q. in die dritte Kammer 45 treten. Die jeweilig vor dem
Widerlager befindliche Kammer (in dieser Stellung Kammer 4 verkleinert sich; aber
die hinter dem Widerlager befindliche Kammer (in dieser Stellung Kammer 45) vergrößert
sich. In dieser Kammer, welche durch die Entfernung der Schaufel vom Widerlager
gebildet wird, entsteht also statt einer Druck- eine Saugwirkung, und deshalb mündet
hier hinein der Saugekanal 39. Das aus dem Druckraum gegebenenfalls entwichene Wässer
gelangt also wieder hierher und wird dann
von der Schaufel, welche
jetzt gerade am Widerlager vorbeigeht, wieder erfaßt und dem Druckraum zugeführt.
Dadurch wird ferner erreicht, daß die in den Saugeräumen des Getriebes befindliche
Flüssigkeit als Vorrat für den Druckraum dient. Falls also durch Verdunstung oder
Undichtigkeiten Flüssigkeit entwichen ist, vermindert sich nur die Flüssigkeitsmenge
in den Saugeräumen, und der Druckraum bleibt voll gefüllt, was für den Betrieb notwendiZ
ist. Von Zeit zu Zeit wird natürlich die Flüssigkeit ergänzt werden müssen.
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In Abb. 8, 9 und io sind- die Schaufeln voll ausgeschwenkt, so daß
das Getriebe voll gekuppelt ist. Die Flüssigkeit kann nicht von der Kammer 41 in
die Kammer 43 usw. treten, sie wird gegen das Widerlager gedrückt, welches die gleichen
Umdrehungen mit dem Körper i oder der Welle mitmacht.
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Es ist aber verständlich, daß bei noch so sauber eingeschliffenen
Teilen die Kammern nicht absolut wasserdicht abgeschlossen sind, so daß bei etwa
ioo Umdrehungen der Schaufeln oder des Körpers das Gehäuse oder Widerlager nur 99
Umdrehungen macht, weshalb auch bei der Vollkupplung allerdings wesentlich seltener
die Schaufeln an dem Widerlager vorbeigehen.
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In Abb. 8 berührt gerade das Joch die Anschlagleiste, und die Drehung
der Schaufel beginnt. Bis zu dieser Stellung sind drei Druckkammern 44 43 und 45
vorhanden, und an Stelle der vorherigen Saugekanuner 45 ist jetzt die Saugekammer
46 getreten.
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In Abb.9 hat sich die Schaufel an der Anschlagleiste bereits geöffnet,
wodurch die Kammer 41 als Druckkammer ausscheidet, und nur noch zwei Druckkammern
43 und 45 wirken voll als. solche, die Kammer 46 bleibt Saugekammer.
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In Abb. i o ist die Schaufel in ihre Kammer voll eingeschwenkt und
liegt dem Widerlager gegenüber. Die Kammern 43 und 45 wirken noch als Druckkammern,
die Kammern 46 dagegen als Saugekammer. Sobald die Schaufel an dem Widerlager vorbeigeht
und die Feder 23 die Schaufel geschlossen hat, ist die Kammer 46 nicht mehr Sauge-,
sondern Druckkammer. Die Kammer 43 ist durch das yViderlager in eine verkleinerte
Druck- und eine ganz klein beginnende Saugekammer eingeteilt. Die Druckkammer 43
verkleinert sich, und die neue Saugekammer vergrößert sich bis zur Aufhebung derselben
us.f. .
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Wie hier Druck und Saugeraum durch das Widerlager oder mehrere Widerlager
und eine entsprechende Anzahl Schaufeln voneinander getrennt oder gegenseitig abgedichtet
sind, ist nach der anderen Richtung des Gehäuses der Druckraum 13 durch einen Kolbenring
47 oder mehrere am Umfange des Getriebekörpers vom Saugeraum getrennt oder abgedichtet.
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Bei Übertragung nicht zu großer Kräfte und langsam laufenden Getrieben
können die Schaufeln auch statt mittelbar durch die Anschlagleiste 22 und die Joche
12 unmittelbar durch eine am Widerlager 14 :oder am Abtriebkörper befestigte Blattfeder
o. dgl. in die Taschen gedreht werden.