DE529098C - Verfahren und Vorrichtung zur Herbeifuehrung einer hydraulischen UEbersetzung mit Hilfe von treibenden und getriebenen Schaufeln - Google Patents

Description

Den Gegenstand der Erfindung bilden ein neues Verfahren sowie Vorrichtungen zur Herbeiführung einer hydraulischen Übersetzung mit Hilfe von treibenden und getriebenen Schaufeln. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Schaufeln oder Flügel des treibenden Teils zwischen feststehenden Wänden periodisch hin und her bewegt werden, so daß Flüssigkeitsbeschleunigungen und -Verzögerungen entstehen, die in dem getriebenen Teil, z. B. in einem Schaufelrad, so umgeformt werden, daß dadurch eine annähernd gleichförmige Fortbewegung des Schaufelrades hervorgerufen wird. Die zur Erzeugung dieser Wirkung dienenden Flüssigkeitsmengen werden zur wiederholten Ausnutzung für denselben Vorgang immer wieder zurückgeleitet. Die Flüssigkeitsströmung kann hierbei in einer oder in beiden Bewegungsrichtungen der sie erzeugenden Glieder energieübertragend wirken. Die Bewegung der treibenden und getriebenen Schaufeln oder Flügel kann in einer kreis- oder kurvenförmigen oder geradlinigen Bahn erfolgen.

Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf verschiedene Bewegungsarten sowie auf die Änderung des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses der treibenden Schaufeln.

Ferner besteht die Erfindung in Vorrichtungen zur praktischen Ausübung und Anwendung des Verfahrens, die auf verschiedene Weise und für die verschiedensten Zwecke erfolgen kann. Zum Antrieb einer Welle würde sich z. B. eine Vorrichtung eignen, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß am Umfange oder an einem Umfangsteil einer oder mehrerer beschaufelter Radscheiben Flüssigkeitskammern angeordnet sind, in denen die treibenden Schaufein o. dgl. mechanisch, hydraulisch oder elektrisch hin und her bewegt werden, und daß die durch sie in den Flüssigkeitskammern verdrängte Flüssigkeit so auf die Beschaufelung geleitet wird, daß eine Umlaufbewegung der die Beschaufelung tragenden Radscheibe hervorgerufen wird. Hierbei können die treibenden Verdrängungsglieder oder die festen Gegenwände mit selbsttätig schließenden Öffnungen oder beweglichen Flügeln versehen sein, so daß die Verdrängungsglieder nur in einer Bewegungsrichtung wirksam sind. Die Welle der treibenden Schaufeln oder Flügel kann eine beliebige Lage zu der getriebenen Welle einnehmen. Es können weiterhin auf derselben Welle mehrere miteinander verbundene oder voneinander unabhängige und getrennt ein- und ausschaltbare Getriebe angeordnet sein, um die Welle in verschiedenen Drehrichtungen oder mit verschiedenen Drehgeschwindigkeiten antreiben zu können.

In den Zeichnungen dienen die Abb. 1 bis 4 zur Erläuterung des Verfahrens. Die Abb. 5 bis 16 zeigen schematisch einige Ausführungsbeispiele von zur Ausübung des Verfahrens dienenden Vorrichtungen, und zwar

Abb. 5 teils in Ansicht, teils im Schnitt Abb. 6 einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. 5, teils im Schnitt, Abb. 7 eine andere Ausbildung der Ausführungsform nach Abb. 5 und 6. Abb. 8 und 10 zeigen weitere Ausführungsformen im Querschnitt, Abb. 9 und 11 entsprechende Abwicklungen der bei diesen verwendeten Verdränger- und Umformungsglieder, Abb. na eine Ausführungsform mit verstellbaren Verdrängern. Ähnliche Darstellungen geben die Abb. 12 bis 16, von denen die Abb. 13, 14 und 16 die bezeichneten Schnittdarstellungen der Abb. 12 und 15 sind. Zunächst sei unter Bezugnahme auf Abb. 1 das Verfahren erläutert. In dieser Abbildung bezeichnet 1 den oder die beweglich gelagerten Energieaufnehmer und -umformer, die z. B. als zusammenhängende Schaufelreihe ausgebildet sind. Ihr gegenüber sind Flüssigao keitskammern 5, 6 mit festen Wänden 2 angeordnet. Nach der Schaufelreihe 1 hin sind die Kammern offen. An der anderen Seite werden sie durch eine parallel zur Schaufelreihe verschiebbare Wand 4 abgeschlossen, die zwi- *5 sehen die festen Wände 2 greifende Schaufeln 3 trägt. Die Wand 4 kann auch feststehen, und die Schaufeln 3 können auf andere Weise beweglich gestützt sein, oder es kann eine zweite, feststehende Abschluß wand, z. B. ein entsprechender Teil eines äußeren Gehäuses, die Kammern 5 und 6 nach außen fest abschließen. Die von den beschriebenen Teilen begrenzten Räume sind mit einer unter einem bestimmten Druck stehenden Flüssig-35-keit gefüllt.

Wenn beispielsweise die Schaufeln 3 nach links (oder vorwärts) gegen die feststehenden Wände 2 bewegt werden, so wird die vor ihnen befindliche Flüssigkeit verdrängt, so daß sie in der Pfeilrichtung aus den Kammerräumen 5 und gegen die Schaufelreihe 1 strömt. Letztere setzt die so erzeugte Strömungsenergie in Bewegung um. Das gleiche tritt ein, wenn die Schaufeln wieder nach rechts (oder rückwärts) bewegt werden. In diesem Falle wird die hinter ihnen befindliche Flüssigkeit zur Wirkung gegen die Schaufelreihe gebracht. In beiden Fällen wird hierbei jeweils der Kammerraum 5 oder 6 vergrößert und sofort wieder mit Flüssigkeit, die ihre Energie an die Schaufelreihe 1 abgegeben hat, aufgefüllt. Infolgedessen bleiben die Kammern stets mit der gleichen Flüssigkeitsmenge für dauernde Energieumwandlung gefüllt. Die Abbildungen zeigen die Energie erzeugenden Glieder 2, 3 in gegenseitiger Mittellage, die als Anfangsstellung gewählt werden kann, sowohl für den Fall, daß die Glieder in beiden Bewegungsrichtungen, als auch, wenn sie nur in einer Richtung wirksam sein sollen. Wenn die Schaufeln 3 nur in einer Bewegungsrichtung Strömungsenergie erzeugen sollen, kann es auch vorteilhaft sein, sie nur in. dieser einen Richtung schnell bis nahe an die Wände 2 zu bewegen, während sie in der anderen Richtung langsam bewegt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Schaufeln 3 in beiden Arbeitsrichtungen einen dem Abstande zwischen zwei aufeinanderfolgenden festen Wänden 2 entsprechenden oder nahezu entsprechenden Hub mit gleichbleibender oder sich gleichmäßig oder verschieden ändernder Geschwindigkeit ausführen.

Leistung und Übersetzung können von vornherein durch entsprechende Formgebungen der Verdränger und Umformer sowie Abmessungen und entsprechende Zahl der Flüssigkeitskammern festgelegt werden. Man kann Leistung und Übersetzung aber auch nachträglich während des Betriebes durch Änderung des Hubes der Schaufeln 3 von Null bis zu einem Höchstwert oder der Hubzeit verändern. Ferner können zur Verbesserung der Energie erzeugenden Strömung oder zur Vermeidung von Strömungsunregelmäßigkeiten Abstufungen in der Bewegung der Schaufeln 3 vorgesehen sein, wie schon oben angedeutet, indem sie z. B. die Bewegung mit anfänglicher Beschleunigung und dann mit 9" abnehmender Geschwindigkeit ausführen. Zum gleichen Zwecke können die Schaufeln in der einen Richtung eine gleichmäßige schnellere Bewegung als in der anderen Richtung ausführen. Endlich kann jeder oder nur ein Bewegungswechsel der Schaufeln durch eine Bewegungspause unterbrochen werden.

Die Abb. 2 und 3 unterscheiden sich von Abb. ι nur durch die Form, der Verdrängungsglieder 2, 3 und der Umformer 1.

Gemäß- Abb. 4 sind zwischen diese Glieder noch feststehende Leitvorrichtungen 7 für die den Umformern 1 zuströmende Flüssigkeit geschaltet.

Für die bauliche Ausbildung und Anordnung der die Strömungsenergie erzeugenden und der sie übertragenden oder umformenden Teile bieten sich zahlreiche Möglichkeiten. Die in den Abb. 1 bis 4 dargestellten schaufelähnlichen Gestaltungen dieser Teile sind daher nur als Andeutungen aufzufassen. Ferner ist es gleichgültig, ob die Bewegung der die Strömungsenergie erzeugenden und umformenden Glieder auf einer Kurve oder einer Geraden stattfindet und ob der Antrieb der ersteren rein mechanisch oder hydraulisch der elektrisch erfolgt.

In diesem Sinne sind auch die in den Abb. S bis 16 dargestellten Anwendungsbeispiele des Verfahrens aufzufassen. Bei diesen ist angenommen, daß die Umformer 1 einen Bestandteil eines oder mehrerer auf einer

Welle 13 befestigter rad- oder scheibenförmiger Körpern, 12 bilden und über letztere und die Welle die zugeführte Energie für irgendwelche Betriebszwecke übertragen und so als hydraulisches Getriebe wirken. Die Wirkungsweise ist aus obigen Darlegungen ohne weiteres verständlich.

Gemäß den Abb. 5 und 6 sind die Flüssigkeitskammern und Verdränger am ganzen Umfange der Scheibe oder des Rades n angeordnet. Die feststehenden Kammerwände 2 sind mit einem das Ganze umschließenden Gehäuse 9 verbunden, das gleichzeitig die Flüssigkeitskammern bildet. Die beweglichen Verdrängungsglieder 3 werden durch einen lose auf der Welle 13 oder getrennt davon gelagerten Ring 4 zusammengehalten, der an einer Stelle, beispielsweise durch ein Exzenter 10, eine hin und her schwingende Bewegung er-

ao hält.

Bei der Ausführungsform nach der Abb. 7 sind die Flüssigkeitskammern nur an einem Umfangsteil des Rades 11 angeordnet und die beweglichen Verdrängungsglieder 3 als KoI-ben ausgebildet, die durch eine Kurbel S angetrieben werden. Zwischen den Verdrängern und den Umformern sind Leitvorrichtungen 7 angebracht.

Die Ausführungsformen nach den Abb. 8 bis 16 sehen eine Anordnung vor, wobei eine Flüssigkeitsströmung in axialer Richtung nach zwei Seiten hin erfolgt. Die Flüssigkeitskammern sind zwischen je zwei scheiben- oder radförmigen Umformern oder Energie-SS Überträgern 11, 12 angeordnet, die axial miteinander verbunden oder auf derselben Welle befestigt sind. Man kann natürlich auch mehrere voneinander unabhängige Umformer neben- oder hintereinander anordnen, auf die die Verdränger im entgegengesetzten Sinne einwirken, so daß man das Getriebe zur Bewegungsübertragung in verschiedenen Richtungen verwenden kann. Zum gleichen Zwecke kann aber auch auf derselben Welle je ein Getriebe der dargestellten Art für Vorwärts- und Rückwärtslauf auf einer Welle befestigt und nach Bedarf das eine oder andere für Vorwärts- oder Rückwärtslauf gefüllt oder entleert werden.

Abb. 9 läßt gleichzeitig ein Ausführungsbeispiel für einseitige Wirkung der Verdränger erkennen. In den festen Kammerwänden sind Rückschlagventile oder Klappen 14 angebracht, die sich beim Verschieben der bewegliehen Glieder 3 in der einen Richtung öffnen, um die einen Kammerräume aufzufüllen, während sie bei entgegengesetzter Bewegung der Glieder 3 diese Räume geschlossen halten, so daß die Flüssigkeit in die Radschaufeln gepreßt wird.

Eine andere Ausführungsform für diesen Zweck zeigt Abb. na. Statt der Rückschlagventile in den feststehenden Kammerwänden sind hier sogenannte Klappschiauf ein 16 als Verdränger angewendet, die in der Arbeitsrichtung auseinander-, in entgegengesetzter Richtung zusammenklappen, so daß in letzterer die Widerstandsfläche kleiner ist.

Derartige verstellbare Verdrängungsglieder können auch dazu dienen, durch entsprechende Einstellung der Widerstandsflächen die Leistung der Vorrichtung zu bestimmen oder zu verändern.

Die Ausführungsformen nach den Abb. 8, 9, 12, 13, 15 und 16 zeigen ferner Umlauf- oder Entlastungsräume 15 an den Außenseiten der Radschaufeln. Zur Entlastung können auch bekannte Vorrichtungen, wie Windkessel, federbelastete Kolben u. dgl., dienen, die beim Abströmen der Flüssigkeit von den Verdrängerflächen eine Vergrößerung der umgebenden Flüssigkeitsräume zulassen.

Die Ausführungsform nach den Abb. 12 und 13 hat ferner radial erweiterte Flüssigkeitskammern 5, 6 sowie Leitvorrichtungen 7 zwischen Verdrängern und Umformern.

Zu erwähnen bleibt noch, daß die Umformer ι so ausgebildet sein können, daß sie zur Energieübertragung in einer Richtung, aber auch in entgegengesetzten Richtungen geeignet sind. Dies läßt sich z. B. in bekannter Weise durch umstellbare Schaufeln erreichen.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herbeiführung einer hydraulischen Übersetzung mit Hilfe von treibenden und getriebenen Schaufeln

o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln oder Flügel (3) des treibenden Teils zwischen feststehenden Wänden (2) periodisch hin und her bewegt werden, so daß Flüssigkeitsbeschleunigungen und -Verzögerungen entstehen, die in dem getriebenen Schaufelrad (1) so umgeformt werden, daß dadurch eine annähernd gleichförmige Fortbewegung des Schaufelrades hervorgerufen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die treibenden und getriebenen Schaufeln oder Flügel (3) in einer kreis- oder kurvenförmigen oder geradlinigen Bahn bewegt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die treibenden Schaufeln oder Flügel (3) die Flüssigkeit in nur einer oder in beiden Bewegungsrichtungen gegen eine feststehende Wand (2) treiben.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der treibenden Schaufeln (3) eine in beiden Richtungen gleichförmige

oder gleichförmig beschleunigte oder verzögerte oder sich ändernde ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder oder nur einer Bewegungsumkehrung der treibenden Schaufeln (3) eine Bewegungspause eingeschaltet ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Weg der treibenden Schaufeln (3) in beiden Richtungen verschieden groß ist.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses während des Betriebes in an sich bekannter Weise durch eine Änderung der Weglänge oder Wegzeit oder durch Form- oder Größenänderung der treibenden Schaufeln (3, 16) erreicht wird.

8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang oder an einem Umfangsteil eines oder mehrerer beschaufelter Radscheiben (11, 12) Flüssigkeitskammern (5, 6) angeordnet sind, in denen die treibenden Schaufeln (3) o. dgl. mechanisch, hydraulisch · oder elektrisch hin und her bewegt werden, und daß die durch sie in den Flüssigkeitskammern verdrängte Flüssigkeit so auf die Beschaufelung (1) geleitet wird, daß eine Umlaufbewegung der die Beschaufelung tragenden Radscheibe hervorgerufen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die treibenden Verdrängungsglieder (Schaufeln, Schieber

o. dgl. 3) oder die festen Gegenwände

(2) mit selbsttätig schließenden öffnungen (14, Abb. 9) oder mit beweglichen Flügeln (16, Abb. na) versehen sind, die bei Bewegung der Verdrängungsglieder

(3) entgegengesetzt ihrer Arbeitsrichtung die Flüssigkeit durchtreten bzw. vorbeiströmen lassen.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der treibenden Schaufeln oder Flügel (3) in an sich bekannter Weise ein Druckausgleich (Windkessel, federbelasteter Kolben o. dgl.) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle für die treibenden Schaufeln oder Flügel (3) in an sich bekannter Weise in jeder beliebigen Lage zu der getriebenen Welle der Radscheibe angeordnet werden kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf derselben Welle (13) mindestens zwei miteinander verbundene oder unabhängig und getrennt ein- und ausschaltbare Getriebe (9, 10, 11, 12) angeordnet sind, um die Welle in verschiedenen Drehrichtungen oder mit verr schiedenen Drehgeschwindigkeiten antreiben zu können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen