DE578786C - Fluessigkeitswechselgetriebe nach Art der Foettinger-Getriebe - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 17. JUNI 1933

Die Erfindung betrifft ein flüssigkeitsgetriebe nach Art der Föttinger-Getriebe, bei denen die Kraft von der treibenden Welle auf die getriebene Welle durch eine einen Kreislauf ausführende Flüssigkeit übertragen wird. Bei derartigen Getrieben, besonders für größere Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit, entstehen verschiedene Nachteile auf Grund der Kavitation der Flüssigkeit. Diese

to Nachteile setzen den Wirkungsgrad des Flüssigkeitsgetriebes herab und werden besonders bemerkbar, wenn die Flüssigkeitskanäle von der strömenden Flüssigkeit nicht ganz ausgefüllt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf derartige Flüssigkeitsgetriebe und betrifft Vorkehrungen zur Behebung dieser Nachteile.

Das Neue besteht darin, daß bei einem Flüssigkeitsgetriebe nach Art der Föttinger-Getriebe eine als Strahlpumpe ausgebildete, mit einem Speicherbehälter in Verbindung stehende Düse, die vorzugsweise als Drucksteigerungsdüse bezeichnet werden kann, angeordnet ist, deren Austrittsseite mit einem Raum niederen Flüssigkeitsdruckes und deren Eintrittsseite mit einem Raum höheren Flüssigkeitsdruckes derartig verbunden ist, daß sie während des' Betriebes einen inneren Überdruck selbsttätig sicherstellt. Damit sind aber die Kavitationsverluste und die daraus entstehenden Nachteile behoben.

Die Anwendung einer Drucksteigerungsdüse im Sinne der Erfindung und ihre Benutzung als Strahlpumpe, die zeitweise Flüssigkeitsverluste ersetzt, darf nicht verwechselt werden mit jenen bekannten Flüssigkeitsgetrieben, bei denen Strahlpumpen zu anderen^ Zwecken vorgesehen werden. Es ist z. B. em Flüssigkeitsgetriebe bekannt, bei welchem ein der Druckleitung entnommener Flüssigkeitsnebenkreislauf in einen Strahlapparat fließt, der die vom Motor abfließende Flüssigkeit der Pumpe unter Druck wieder zuführt. Bei dieser bekannten Konstruktion dient die Strahlpumpe lediglich als Leistungsregler und hat mit dem Erfmdungsgedanken nichts zu tun, innerhalb des Getriebes während seines Arbeitens einen Innendruck aufrechtzuerhalten, der selbst im Räume niedrigsten Flüssigkeitsdruckes oberhalb der Atmosphäre liegt. Diese Aufgabe ist an sich bekannt; die zu ihrer Lösung bisher vorgeschlagenen Mittel sind jedoch unvollkommen. Föttinger hat z. B. zu diesem Zweck eine äußere, selbsttätig angetriebene Pumpe oder einen Hochbehälter verwendet, mit dessen Hilfe ein statischer

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

AIf Lysholm in Stockholm.

Überdruck innerhalb des Getriebes erzielt werden sollte. Beide Mittel, sowohl die besondere Pumpe als auch der Hochbehälter, sind aber unvorteilhafte Lösungen. Abgesehen davon, daß es Sonderzubehörteile sind, die sich nicht mit dem Getriebe zu einer geschlossenen Einheit vereinigen lassen, ist z. B. der Hochbehälter für solche Getriebe, die niedrige Bauhöhe verlangen, z. B. Kraftfahrzeuggetriebe, völlig ungeeignet; ' denn der Überdruck, den man mit Hilfe eines Hochgefäßes in einer solchen Anlage günstigstenfalls erreichen könnte, wäre außerordentlich gering, da bekanntlich erst rom Wassersäule eine Atmosphäre Überdruck ergeben. Beide Hilfsmittel aber, sowohl Hochbehälter als auch Zusatzpumpe, haben den weiteren Nachteil, daß es unmöglich ist, mit ihrer Hilfe den während des Betriebes innerhalb des Flüsao sigkeitsgetriebes auftretenden Druckschwankungen zu folgen, d. h. den verschiedenen Betriebsbedingungen sich anzupassen, es sei denn, daß man die mechanisch angetriebene Zusatzpumpe nunmehr mit noch weiteren, keineswegs einfachen und die Einfachheit des Gesamtbetriebes schwer störenden besonderen Regelvorrichtungen ausstatten würde.

Auch mit jenen Einrichtungen, m welchen eine Strahlpumpe benutzt wird, um einen Kühlkreislauf herbeizuführen, hat die Erfindung nichts zu tun.

Soweit die gemäß der Erfindung angeordnete Düse lediglich als Drucksteigerungsdüse wirksam ist, dient sie im wesentlichen dem Zwecke, den Innendruck im Getriebe kräftig zu steigern. Neben dieser Eigenschaft als Drucksteigerungsdüse weist aber diese Düse auch zeitweise die Eigenschaften einer Strahlpumpe auf, und zwar dann, wenn sie flüssigkeitsfördernd in Wirkung tritt, wenn im Getriebe überhaupt Flüssigkeitsverluste auftreten. Nur dann, wenn durch Leckverluste der Flüssigkeitsinhalt des Getriebes sich verändert, wirkt die Drucksteigerungsdüse pumpend, indem sie aus einem Speicherbehälter Getriebeflüssigkeitnachsaugt und damit selbsttätig und fast augenblicklich die gänzliche Füllung des Getriebeinneren bewirkt.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. ι einen Schnitt durch ein Flüssigkeitsgetriebe nach der Erfindung und Fig. 2 eine Dichtung im größeren Maßstab.

Es bezeichnet 1 die treibende Welle, die durch einen Flansch 2 mit beispielsweise einer in der Figur nicht dargestellten Motorwelle \^rerbunden ist. Die treibende Welle ist bei 3 und 4 auf Kugellagern in einem Gehäuse 5 gelagert, das aus mehreren Teilen besteht und das ganze Getriebe umgeben kann. Auf der treibenden Welle 1 ist bei 6 eine Pumpvorrichtung mittels konischer Befestigungsvorrichtungen angebracht. Diese Pumpvorrichtung besteht aus einer Scheibe 7, die eine Anzahl Schaufeln 8 trägt. Diese Schaufeln treiben die strömende Flüssigkeit in der von dem hineingezeichneten Pfeil angedeuteten Richtung. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit wird außer von der Scheibe 7 von einem an den Schaufelenden vorgesehenen Schaufelring 9 begrenzt. Die getriebene Welle 10, die auch durch Lagern und 12 mittelbar oder unmittelbar in dem Gehäuse 5 gelagert ist, trägt vermittels einer konischen Befestigungsvorrichtung 13 eine Turbinenscheibe 14, auf der eine Reihe durch den Schaufelring 16 verbundener Schaufeln 15 befestigt sind. Dieser innere Schaufelring 16 hat die Form eines mit der Turbinenscheibe sich drehenden Hohlkörpers erhalten, der Schaufeln 17 und 18 trägt. Die Turbine hat somit drei Schaufelkränze 15, 17 und 18, die mit der Turbinenscheibe 14 unter Vermittlung der Schaufeln 15 verbunden sind. Mit 19 und 20 sind zwei Schaufelkränze bezeichnet, die mit dem Gehäuse 5 fest verbunden sind und somit nicht umlaufen. Die Flüssigkeit strömt in der Richtung der Pfeile, die in die verschiedenen Schaufelreihen hineingezeichnet sind, damit deutlicher erkennbar ist, welches dieSchaufeln und welches die von den Schaufeln frei gelassenen Zwischenräume sind. Die Flüssigkeit wird somit von den Pumpenschaufeln 8 in einen Kreislauf versetzt, strömt von diesen Schaufeln durch die Turbinenschaufeln 17» wo ein Teil der Energie abgegeben wird. Von den Schaufeln 17 gelangt die Flüssigkeit in einen Kanal, um zur stillstehenden Leitschaufel 19 abgelenkt zu werden. Von der Schaufel 19 gelangt die Flüssigkeit in einen Kanal, der sie zu einem zur Turbine gehörenden Schaufelkranz 18 ablenkt. Von den Turbinenschaufeln 18 strömt die Flüssigkeit unmittelbar zu einem Kranz Leitschaufeln 20, um danach wieder in einen Turbinenschaufelkranz 15 zu strömen. Von den Schaufeln 15 wird die Flüssigkeit schließlich in einen neuen Kanal abgelenkt, um von dort den Pumpenschaufeln 8 zugeführt zu werden. Die Flüssigkeit bewegt sich somit in einem Kreislauf, der in dem unteren Teil der Fig. 1 durch den Pfeil angedeutet ist. Zwecks besserer Ablenkung der Flüssigkeit ist im Kanal in der Nähe der Welle ein Schirm 22 vorgesehen, der mit der Turbinenscheibe zusammengebaut ist und deshalb mit dieser umläuft. Dieser Schirm nimmt auch den Axialschub auf und dient somit zum Ausgleich eines Teiles des von der Flüssigkeit auf die Turbinenscheibe ausgeübten Axialschubes. Außerdem können Spalten zwischen den verschiedenen um-

laufenden Teilen und zwischen diesen und den stillstehenden Teilen verschieden groß gemacht werden, beispielsweise wie bei Spalte 23, so daß geeignete Mengen der umgewälzten Flüssigkeit in die Spalten hinauslecken können und andererseits auf beispielsweise einer Turbinenscheibe oder Pumpenscheibe dem auf diesen ausgeübten Axialschub entgegenwirken können.

Das beschriebene Flüssigkeitsgetriebe kann zweckmäßig zur Kraftübertragung zwischen zwei Wellen dienen, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen, wobei die getriebene Welle mit der Geschwindigkeit umlaufen soll, die der jeweils von ihr abzugebenden Leistung entspricht. Durch ein Zahnradgetriebe 25, das von bekannter Art sein kann, kann die Kraft der getriebenen Welle auf eine angetriebene Welle 26 entweder unmittelbar oder durch ein Übersetzungsgetriebe überführt werden, beispielsweise ein Wendegetriebe, falls die angetriebene Welle 26 rückwärts laufen soll. Infolge des Widerstandes der angetriebenen Welle 26 wird die Welle 10 mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen. Die Flüssigkeit wird in ihrem Kreislauf auch mit verschiedenen Geschwindigkeiten strömen, und zwar teils in Abhängigkeit voit der abzugebenden Leistung und teils in Abhängigkeit von den Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Wellen. Die Pumpe bewirkt somit eine Drucksteigerung, indem sie in den radial äußeren Teilen des Getriebes einen höheren Druck erzeugt als in den radial inneren Teilen. Die in dem Flüssigkeitsgetriebe verlorene Energie wird größtenteils in Wärme übergehen und die Temperatur der Flüssigkeit erhöhen. Die Flüssigkeit muß somit gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt in einem in der Figur mit 27 bezeichneten Kühler. In dem äußeren Teil des Getriebes, beispielsweise bei 28, beginnt ein Rohr 29, das das Getriebe mit dem Kühler 27 verbindet. In dem inneren Teil des Getriebes, beispielsweise bei 38, mündet . 45 ein Rohr 30, das den Kühler 27 mit den inneren Teilen des Getriebes verbindet. Da während des Betriebes der Druck im Getriebe bei 28 höher ist als bei 38, wird die Flüssigkeit von dem Raum 28 zum Kühler strömen, um dort gekühlt zu werden. Die Flüssigkeit strömt weiter von dem Kühler 27 durch das Rohr 30 zum Raum 38 in den radial inneren Teilen des Getriebes.

In derselben Weise wird der Druck in dem Spalt 23 höher als im Raum 22, der mit den radial inneren Teilen des Getriebes in Verbindung steht. Zwischen diesen Räumen ist eine Strahlpumpe 32 vorgesehen, durch die die Flüssigkeit in radialer Richtung strömt.

Der Zulaß 33 der Strahlpumpe für Druckflüssigkeit steht nämlich durch den Spalt 23 mit den radial äußeren Teilen 28 des Getriebes in Verbindung, während der Auslaß 34 der Strahlpumpe mit den radial inneren Teilen 38 in Verbindung steht. Der Zulaß 35 für die Saugflüssigkeit der Strahlpumpe ist durch eine Leitung 36 mit einem höher als das Getriebe gelegenen Ausdehnungsbehälter 37 verbunden. Während des Betriebes wird die Strahlpumpe somit durch die Leitung 36 von dem Ausdehnungsbehälter 37 Flüssigkeit zu den. radial inneren Teilen des Getriebes ansaugen. Die Strahlpumpe wird so viel Flüssigkeit ansaugen, daß die Kanäle des Getriebes gefüllt werden. Infolge des während des Betriebes sich einstellenden Druckunterschiedes zwischen den Räumen 28 und 38 ist indessen die Strahlpumpe bestrebt, unter Steigerung des Gesamtdruckes in dem Getriebe eine zusätzliche Flüssigkeitsmenge von dem Ausdehnungsbehälter 37 einzusaugen. Die Strahlpumpe bewirkt somit, daß der Druck an allen Stellen innerhalb des Getriebes gesteigert wird, jedoch derart, daß der Druck in den radial äußeren Teilen immer höher sein wird als der Druck in den radial inneren Tei- " len. Durch die Steigerung des Druckes im Getriebe ergeben sich mehrere Vorteile. Teils wird auf Grund des gesteigerten Druckes die Kavitation der Flüssigkeit herabgesetzt, teils wird in den zentral um die Wellendichtungen gelegenen Teilen des Getriebes der Druck so hoch gesteigert, daß er höher als der das Getriebe umgebende Druck wird. Durch die Dichtungen kann somit keine Luft in das Getriebe einlecken. Falls eine Undichtigkeit auftreten sollte, wird viel mehr Flüssigkeit aus dem Getriebe auslecken, was vorteilhafter ist, weil eine Luftmenge in dem Flüssigkeitsgetriebe seinen Wirkungsgrad wesentlich verschlechtem würde. Der Wirkungsgrad wird somit gesteigert, teils durch Verminderung des Bestrebens der Flüssigkeit zur Kavitationsbildung und teils durch Verhinderung des Eintretens von Luft in das System. Wenn das System nicht ganz gefüllt ist, kann es auch durch Eingießen von Flüssigkeit in den Ausdehnungsbehälter nachgefüllt werden. Flüssigkeit kann auch von dem Getriebe in den Ausdehnungsbehälter hinüberströmen, wenn die Druckverhältnisse eine Verminderung der· Flüssigkeitsmenge innerhalb des Getriebes verursachen.

Die Fig. 2 zeigt eine der Wellendichtungen. Eine Seite eines gewellten Blechringes 39, der einen Balg um die Welle bildet, ist mit der einen Seite eines Weißmetallringes 40 verbunden. Die andere Seite des Ringes 40 ist an einer Scheibe 41 festgelötet, die mittels Bolzen 42 mit dem Gehäuse 5 fest verbunden ist. Der Ring 39 ist federnd, so daß er axial zusammengedrückt und ausgedehnt werden

kann. Zwischen der 'Scheibe 41 und dem Ring 40 ist eine- Feder 43 eingesetzt, damit der Ring 40 mit genügend Druck gegen den auf „ν"' der Welle sitzenden, umlaufenden Dichtungsring 44 anliegt. Dieser Ring 44 ist auf der Welle abnehmbar angebracht und kann gehärtet sein, auch wenn die Welle aus weichem Baustoff bestehen sollte. Die Schmierung er- ; folgt mit Hilfe einer Schmiernut 45. Die oben beschriebene Dichtung ergibt mehrere Vorteile. Sie ist an dem kleinsten Durchmesser um die Welle angebracht und befindet sich daher in einem Teil des Geirie-. bes, in dem der niedrigste Druck herrscht, worin der wesentlichste Vorteil zu sehen ist. Ferner sind kleine axiale Verschiebungen der Welle infolge der federnden Eigenschaften des Balges 39 und der Feder 43 möglich. '■ Da die Dichtung als ein Axiallager geringen Druckes wirkt, wird die Abnutzung unbedeutend sein. Der Balg ist aus Metall hergestellt, beispielsweise Bronze oder einer anderen Kupferlegierung, und man kann des- - halb in dem Getriebe Flüssigkeiten verwenden, die dieses Metall nicht angreifen. Dies ist ein entschiedener Vorteil, denn in einer nachgiebigen Dichtung der bisher gebräuchlichen Art, in welcher die Nachgiebigkeit durch Gummiringe ö. dgl. erhalten wird, ist es praktisch unmöglich, eine andere Flüssigkeit als Wasser zu verwenden. In der neuen Dichtung kann man öl oder Petroleum unbedenklich verwenden.

Abänderungen der hier beschriebenen Ausführungsform können im Rahmen der Erfindung gedacht werden. Die Erfindung ist beispielsweise nicht auf die gezeigte Lage der Strahlpumpe beschränkt oder auf diejenigen Teile in den radial äußeren oder inneren Teilen des Getriebes, mit denen der Einlaß bzw. der Auslaß der Strahlpumpe verbunden ist. Ferner kann das Flüssigkeitsgetriebe für Kraftübertragung für viele Zwecke verwendet werden, beispielsweise für Kraftwagen usw.

Claims (4)

Patentansprüche :

1. Flüssigkeitswechselgetriebe nach Art der Föttinger-Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Aufrechterhaltung des inneren Überdruckes im Getriebe eine als Strahlpumpe ausgebildete, mit einem Speicherbehälter in Verbindung stehende Düse vorgesehen ist, deren Austrittsseite mit einem Raum niederen Flüssigkeitsdruckes und deren Eintrittsseite mit einem Raum höheren Flüssigkeitsdruckes verbunden ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichergefäß (37) in an sich bekannter Weise zugleich als Ausdehnungsgefäß ausgebildet ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstei- ·}- gerungsdüse mit den Turbinenrädern in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, -daß die Eintrittsseite der Drucksteigerungsdüse an den Spalt angeschlossen ist, der zwischen dem Pumpenrade und dem nachgeschalteten Turbinenrade liegt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen