DE668354C

DE668354C - Fluid flow transmission

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Publication number: DE668354C
Application number: DEL85344D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1933-02-18
Filing date: 1934-02-14
Publication date: 1938-12-01

Description

Die Erfindung betrifft die weitere Ausbildung eines Flüssigkeitsströmungsgetriebes mit Pumpe, Turbine und zwischen Pumpeneintritt und Turbinenaustritt angeordnetem Leitrad, wobei die Schaufeln zwecks selbsttätiger Veränderung der Ein- und Austrktswinkel zur Anpassung an wechselnde Belastung aus auf ihrer ganzen Länge biegsamen Lamellen gebildet werden. Es sind bereits Flüssigkeitsgetriebe mit biegsamen Lamellenschaufeln und selbsttätiger Einstellung des Schaufelwinkels bei wechselndem Flüssigkeitsdruck bekannt. Dabei werden der Ein- und Austrittswinkel der in einemThe invention relates to the further development of a fluid flow transmission with pump, turbine and between the pump inlet and turbine outlet Idler wheel, with the blades for the purpose of automatically changing the entry and exit angles to adapt to changing loads made of flexible lamellae along their entire length. There are already fluid transmission with flexible lamellar blades and automatic adjustment of the blade angle is known with changing fluid pressure. Be there the entry and exit angle of the in one

»5 unter Feder spannung gehaltenen Ring angeordneten Schaufeln durch Flüssigkeitsdruck verändert. Diese bekannten Einrichtungen sind nach Art der Föttingergetriebe ausgebildet und enthalten lediglich eine Pumpe und eine Turbine, jedoch keinen mit Beschaufelung versehenen, zwischen Pumpe und Turbine eingeschalteten Leitkranz.' Diese bekannten Getriebe weisen den Nachteil auf, daß sie nur einen Betrieb mit genau bestimmtem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Turbine und Pumpe, d. h. einen hydraulisch gekuppelten Gang zulassen, während bei jeder Änderung der Übersetzung zwischen Turbine und Pumpe der Wirkungsgrad sehr rasch abnimmt. »5 arranged under spring tension held ring Blades changed by fluid pressure. These known devices are designed in the manner of Föttinger gears and contain only a pump and a turbine, but none with blades provided, between the pump and turbine switched on guide ring. ' These well-known Gearboxes have the disadvantage that they only operate with a precisely defined Speed ratio between turbine and pump, d. H. allow a hydraulically coupled gear while at each Change in the translation between turbine and pump, the efficiency decreases very quickly.

Weiterhin ist es auch noch bei Flüssigkeitsströmungsgetrieben mit Pumpen, Turbinen und einem zwischen Pumpenaustritt und Turbineneintritt angeordneten Leitrad bekannt,- die Schaufeln des Leitrades biegsam auszubilden und den Austrittswinkel von Hand zum Zweck der Drehrichtungsumkehr zu verändern.It is also used in fluid flow transmissions with pumps and turbines and a stator arranged between the pump outlet and the turbine inlet are known, - the blades of the stator are flexible train and change the exit angle by hand for the purpose of reversing the direction of rotation.

. Es ist auch bei Flüssigkeitsströmungsgetrieben mit Turbine, Pumpe und einem zwischen Pumpeneintritt und Turbinenaustritt angeordneten Leitrad bereits eine selbsttätige Änderung des Schaufelwinkels der Leiträder bei wechselnder Belastung des Getriebes vorgeschlagen worden. Bei dieser An-Ordnung sind jedoch lediglich die Leitradschaufeln verstellbar, wobei die Einstellung dieser Schaufeln nur durch Anlenkung auf dem Leitrade erfolgt", während die Schaufeln selbst starr ausgebildet sind.. It is also used in fluid flow gears with a turbine, a pump, and a between the pump inlet and turbine outlet arranged stator already an automatic Change of the blade angle of the guide wheels with changing load on the gearbox has been proposed. In this arrangement, however, there are only the stator blades adjustable, the adjustment of these blades is only done by articulation on the guide wheel "while the blades themselves are rigid.

Aber auch diese letztgenannte Anordnung bietet gewisse Nachteile, denn bei' Änderungen der Geschwindigkeit von Turbine und Pumpe ändern sich in jedem Augenblick die Ein- und Austrittswinkel der Flüssigkeit in den Schaufeln aller Organe des Systems, d. h. sowohl in den Schaufeln der Pumpe wie der Turbine und des Leitrades. Um also in jedem Augenblick den günstigsten Wirkungsgrad zu erzielen, müssen Ein- und Austrittswinkel der Schaufeln dieser drei Organe grundsätzlich selbsttätig entsprechend den Geschwindigkeiten der Pumpe und der Turbine einstellbar sein. Diese gleichzeitigeBut this last-mentioned arrangement also has certain disadvantages, because with 'changes The inlet and outlet angles of the liquid change at every instant due to the speed of the turbine and pump the blades of all organs of the system, d. H. both in the blades of the pump like the turbine and the stator. So in order to get the most favorable degree of efficiency at every moment To achieve, the inlet and outlet angle of the blades of these three organs must in principle automatically according to the The speeds of the pump and the turbine can be adjusted. This simultaneous

richtige Einstellung aller Winkel hat aber nur theoretische Bedeutung; denn es ist leicht einzusehen, daß man zur Aufrechterhaltung eines annehmbaren Wirkungsgrades nicht unbedingt alle Winkel ändern muß. Nimmt man nämlich an, daß die Eintritts- und Austrittswinkel der Turbinenschaufeln fest bleiben, so wird man trotzdem mit gutem Nutzeffekt arbeiten können,correct setting of all angles is only of theoretical importance; because it is easy understand that maintaining acceptable levels of efficiency is not essential must change all angles. Namely, if one assumes that the entry and exit angles the turbine blades remain firm, you will still get good efficiency can work,

i. w/enn der Austritts winkel aus der Pumpe sich entsprechend ändert, da die Größe dieses Winkels die Richtung der Einströmung der Flüssigkeit in die Turbine bestimmt;i. w / if the exit angle from the pump changes accordingly as the size of this angle determines the direction of the inflow of the Liquid in the turbine determined;

2. wenn der Eintrittswinkel in die Leitradschaufeln sich entsprechend ändert (wobei die Größe dieses Winkels in jedem Augenblick durch die Richtung der Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus der Turbine bestimmt wird);2. when the angle of entry into the stator vanes changes accordingly (the size of this angle being determined by the direction of the exit velocity at each instant the liquid from the turbine is determined);

3. wenn der Eintrittswinkel der Pumpensohaufeln sich abhängig von der Richtung der Eiintrittsgeschwindigkeit des Fluidums in die Pumpe ändert.3. when the inlet angle of the pump bucket depends on the direction of the entry velocity of the fluid into the Pump changes.

Nach der Erfindung wird die Veränderlichkeit der Ein- und Austrittswinkel der auf ihrer ganzen. Länge elastisch biegsamen Leitrad- und Pumpenschaufeln bei wechselnder Belastung nun dadurch ermöglicht, daß sich einerseits das eine Leitradschaufelende in an sich bekannter Weise in einem unter Federspannung gehaltenen Ring durch Flüssigkeitsdruck, andrerseits das eine Pumpenschaufelende in einem durch Fliehgewichte entgegen Federspannung gesteuerten Ring in tangentialer Richtung verschieben kann, während die andern Schaufelenden der Leitrad- und Pumpenschaufeln unverschiebbar, aber drehbar am Zapfen in ihren Radkörpern angeordnet sind.According to the invention, the variability of the entry and exit angles is on all of them. Length of flexible stator and pump blades with changing Load is now made possible by the fact that on the one hand the one end of the stator vane is in on known way in a ring held under spring tension by fluid pressure, on the other hand, one end of the pump blade is counteracted in one by flyweights Spring tension controlled ring can move in the tangential direction while the other blade ends of the stator and pump blades are immovable but rotatable are arranged on the pin in their wheel bodies.

Durch die biegsame Ausbildung der Pumpen- und Turbinenschaufeln sowie die selbsttätige Einstellbarkeit dieser beiden Schaufelsysteme unter dem Einfluß wechselnder Belastung wird eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Strömungsgetriebe im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen erzielt, bei denen lediglich die Leitradschaufeln verstellbar sind.Due to the flexible design of the pump and turbine blades as well as the automatic Adjustability of these two blade systems under the influence of changing loads is an improvement in the efficiency of the fluid flow transmission in comparison to the known devices achieved in which only the stator blades are adjustable.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den folgenden Zeichnungen dargestellt.Embodiments of the invention are shown in shown in the following drawings.

Fig. ι ist ein Längsschnitt einer Form der Erfindung.Fig. Ι is a longitudinal section of one form of the Invention.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt nach H-II der Fig. ι mit den Leitrad- und Turbinenschaufeln, Fig. 3 ein Teilschnitt nach IH-III der Fig. 1 mit den Pumpenschaufeln und ihren Antriebsansätzen. Fig. 2 is a partial section according to H-II of Fig. Ι with the stator and turbine blades, FIG. 3 is a partial section according to IH-III of FIG. 1 with the pump blades and their drive approaches.

Fig. 4 zeigt im Teilschnitt eine abweichende Form der Leitradschaufeln.Fig. 4 shows in partial section a different shape of the stator blades.

Fig. 5 ist eine schaubildlidhe Einzeldarstellung in größerem Maßstab einer Form der Turbinenschaufeln im Schnitt nach einer Mittelebene zur Verdeutlichung des Querschnitts. FIG. 5 is an enlarged diagrammatic view of one form of FIG Turbine blades in section along a median plane to illustrate the cross section.

Fig. 6 zeigt im Längsschnitt in größerem Maßstab eine abweichende Anbringung der biegsamen Pumpen- und Leitradschaufeln. Fig. 7 ist ein Profil entsprechend Fig. 6. Nach Fig. 1 besitzt die hydraulische Vorrichtung eine Pumpe 1, die an einer auf die treibende Welle 3 aufgekeilten Platte 2 festsitzt. Gleichachsig mit der Pumpe ist eine Turbine 4 von halbtorischer Form angeordnet, deren Schaufeln S am Ausgang der Schaufeln 6 der Pumpe ι liegen, wobei der Ausgang der Schaufeln S den gleichen Abstand von der Drehachse hat wie ihr Eingang. Die Turbine 4 ist mittels einer an ihrem Kranz befestigten, auf der Platte 2 durch ein Kugellager 9 zentrierten Nabe 8 auf eine Welle 7 aufgekeilt. Ein Leitrad 10 von gleicher Innenform wie die Pumpe sitzt auf einer Muffe 11, die bei dem dargestellten Beispiel mit dem Gehäuse 12 der ganzen Vorrichtung fest vereinigt ist. Das Leitrad 10 befindet sich zwisehen dem Ausgang der Turbinenschaufeln 5 und dem Eingang der Pumpenschaufeln 6. Die Turbinenwelle 7, die normalerweise mit der getriebenen Welle 26 im Vorwärtsgang gekuppelt ist, kann in an sich bekannter Weise durch ein Zahnradvorgelege von dieser Getriebewelle 26 entkuppelt oder mit ihr gekuppelt werden. Dabei ist femer dieses Zahnradvorgelege vorzugsweise mit einem ebenfalls an .sich bekannten System von Umlaufrädern versehen. Durch Festbremsen oder Kuppeln des Umlaufräderträgers mit der getriebenen Welle kann die treibende und getriebene Welle entweder in entgegengesetztem oder in gleichem Sinne umlaufen. Diese Um- 1°° schaltvorrichtung ist ebenfalls an sich bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.Fig. 6 shows in longitudinal section on a larger scale a different attachment of the flexible pump and stator blades. FIG. 7 is a profile corresponding to FIG. 6. According to Fig. 1, the hydraulic device has a pump 1 which is connected to a driving shaft 3 keyed plate 2 is stuck. Coaxial with the pump is one Turbine 4 of semi-toroidal shape is arranged, the blades S of which are at the exit of the blades 6 of the pump are located, the output of the blades S being the same distance from the axis of rotation we have its entrance. The turbine 4 is by means of a on its rim fixed hub 8 centered on the plate 2 by a ball bearing 9 on a shaft 7 wedged. A stator 10 of the same internal shape as the pump sits on a sleeve 11, which in the example shown is firmly united with the housing 12 of the entire device is. The stator 10 is in between the exit of the turbine blades 5 and the entrance of the pump blades 6. The turbine shaft 7, which is normally with the driven shaft 26 is coupled in the forward gear, can in a manner known per se decoupled from this transmission shaft 26 by a gear train or coupled to it will. This gear reduction is also preferably also with one on .sich known system of rotating gears. By applying the brakes or Coupling of the planetary gear carrier with the driven shaft can be the driving and driven shaft Wave either in the opposite direction or in the same direction. This at 1 o'clock Switching device is also known per se and therefore does not need to be described in more detail to become.

Die elastischen Pumpenschaufeln 6 (vgl. Fig. 3) und die elastischen Leitradschaufeln 54 *°5 (Fig. 2) sind in gleichartiger Weise angebracht. Das Außenende jeder Schaufel sitzt auf einer an dem Gehäuse des betreffenden Organs befestigten Achse 55, während das andere Ende auf einer Achse 56 angeordnet ist, die an einem Kranz oder Ring befestigt ist, der in bezug auf das Gehäuse oder den Körper des betreffenden Organs beweglich ist und in einer Hohlkehle dieses Gehäuses liegt. Der bewegliche Ring 57 des Leitrades ist mit dem Leitradkörper durch Federn 58 verbunden, welche derart angeordnet sind, daß die Deformierung der Schaufeln unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes entgegen der Federspannung erfolgt. Der an dem Pumpengehäuse ι angeordnete bewegliche Ring 59 ist mit dem Ende von zur Umlaufachse exzen-The elastic pump blades 6 (cf. FIG. 3) and the elastic stator blades 54 * ° 5 (Fig. 2) are attached in a similar manner. The outer end of each shovel is seated on a shaft 55 attached to the housing of the organ concerned, while the the other end is arranged on a shaft 56 which is attached to a rim or ring which is movable with respect to the housing or body of the organ concerned and lies in a groove of this housing. The movable ring 57 of the stator is with the stator body connected by springs 58 which are arranged such that the Deformation of the blades under the action of the liquid pressure against the Spring tension takes place. The movable ring 59 arranged on the pump housing is with the end of eccentric to the axis of rotation

trierten Fliehgewichten 60 verbunden, die um Achsen 61 drehbar sind (vgl. Fig. 3). Diese Fliehgewichte sind derart angeordnet, daß sie sich entgegen der Spannung von Federn 62 verschieben können, die andrerseits mit festen, auf dem Pumpengehäuse 1 angeordneten Achsen 63 verbunden sind; die Bewegung der Fliehgewichte erfolgt in der Weise, daß sie eine entsprechende Verlagerung des bewegliehen Ringes 59 hervorruft, wodurch eine Deformierung der Schaufeln 6 erfolgt, die ersichtlich von der Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe abhängt.trated flyweights 60 connected, which are rotatable about axes 61 (see. Fig. 3). These Flyweights are arranged in such a way that they move against the tension of springs 62 can move, the other hand with fixed, arranged on the pump housing 1 Axes 63 are connected; the movement of the flyweights takes place in such a way that they causes a corresponding displacement of the movable ring 59, whereby a deformation the blades 6 takes place, which obviously depends on the rotational speed of the pump.

Jede Schaufel der Pumpe und des Leitrades besteht aus einer biegsamen Lamelle (z. B. aus Federstahl), deren Enden so umgebogen sind, daß dadurch die Ösen gebildet werden, mittels derer die Schaufeln auf den Achsen sitzen. Diese Ösen werden zweckmäßig mit dem Schaufelkörper vernietet oder verschweißt, damit sie sich unter dem Flüssigkeitsdruck nicht öffnen können. Eins der umgebogenen Enden könnte auch über die ganze Länge der Schaufel herüberreichen, um deren Festigkeit zu erhöhen.Each vane of the pump and the stator consists of a flexible lamella (e.g. made of spring steel), the ends of which are bent over in such a way that the eyelets are formed, by means of which the blades sit on the axles. These eyelets are useful with riveted or welded to the blade body so that they are under the fluid pressure cannot open. One of the bent-over ends could also extend over the entire length of the blade, around its Increase strength.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sitzen die biegsamen Leitradschaufeln 54 in der beschriebenen Weise auf den am Radkörper befestigten Achsen 55 und besitzen am anderen Ende einen offenen Haken 65, der normalerweise hinter einen am beweglichen Ring 57 angebrachten Zapfen 56 faßt, wenn die Flüssigkeit auf die Schaufel wirkt.In the embodiment according to FIG. 4, the flexible stator blades 54 sit in the one described Way on the axles 55 attached to the wheel body and have an open hook 65 at the other end, which is normally behind a pin 56 attached to the movable ring 57 grips when the liquid acts on the shovel.

Wenn die Vorrichtung als hydraulische Kupplung arbeitet, d. h. wenn die Pumpe und die Turbine mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen, so löst sich die Schaufel von dem Zapfen 56 ab und gelangt in die bei 54^a gezeigte Stellung im Strom der im Innern der Vorrichtung umlaufenden Flüssigkeit.If the device works as a hydraulic clutch, ie if the pump and the turbine rotate at the same speed, the blade separates from the pin 56 and reaches the ^{position shown at 54 a} in the flow of the liquid circulating inside the device.

Fig. 5 zeigt schaubildlieh eine Turbinenschaufel 5 mit einem Teil 66, der nach dem Einsetzen der Schaufel in das Turbinengehäuse den torischen Innenteil der Turbine bildet. Dieser Teil 66 schließt an einer Seitenfläche an eine schräge Fläche 6j an, die die eigentliche Turbinenschaufel darstellt und deren äußerer Rand die Form der Innenseite des Turbinengehäuses annimmt. Diese Fläche 67 dient auch dazu, die Schaufel an dem Gehäuse, beispielsweise durch elektrische Schweißung, zu befestigen. Auf der andern Seitenfläche geht der Teil 66 in eine Wand5 shows diagrammatically a turbine blade 5 with a part 66 which, after the blade has been inserted into the turbine housing, forms the toroidal inner part of the turbine. This part 66 adjoins an inclined surface 6j on a side surface, which represents the actual turbine blade and the outer edge of which assumes the shape of the inside of the turbine housing. This surface 67 also serves to attach the blade to the housing, for example by electrical welding. On the other side surface, the part 66 goes into a wall

• 68 über, die ebenso geneigt ist wie die Fläche 67 und zum Versteifen der Schaufel dient.• 68 over, which is inclined in the same way as the surface 67 and serves to stiffen the blade.

Bei der Ausführungsform der biegsamen Pumpen- und Leitradschaufeln nach Fig. 6 und 7 wird nur. eine Schaufel beschrieben, da die Pumpen- und die Leitradschaufeln einander gleichen. Jede Schaufel besitzt einen eigentlichen Schaufelkörper 70. An jedem Ende befinden sich seitliche Ansätze 71, welche in V-förmige Ausnehmungen 72 des Gehäuses und des beweglichen Ringes 59 bzw. des entsprechenden Organs eingreifen. ^e5 Wenn sich die Schaufeln unter dem Flüssigkeitsdruck deformieren, so versetzen sie den beweglichen Ring des Leitrades in Drehung. Umgekehrt bewirkt der bewegliche Ring der Pumpe, wenn er durch die Fliehkraft, die auf die Ansätze wirkt, bewegt wird, die Deformierung der Schaufeln, wie oben dargelegt und auf Fig. 7 gezeigt wurde. Die Schaufeln sind in derselben Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform an"-geordnet. Bei Verwendung derartiger Schaufeln fallen die Reibungsverluste an den zylindrischen Teilen fort, welche zur Befestigung der Schaufeln an den Achsen dienten. Außerdem kann infolge der verringerten Dicke der Schaufeln deren Anzahl ohne Verkleinerung des Gesamtflüssigkeitsdurchtrittsquerschnitts erhöht und infolgedessen eine bessere Führung, eine bessere Richtung der Flüssigkeitsstränge und. ein besserer Wirkungsgrad er- zielt werden.In the embodiment of the flexible pump and stator blades according to FIGS. 6 and 7, only. described a blade because the pump and stator blades are similar to each other. Each blade has an actual blade body 70. At each end there are lateral lugs 71 which engage in V-shaped recesses 72 of the housing and of the movable ring 59 or of the corresponding member. ^e 5 When the blades deform under the pressure of the liquid, they set the moving ring of the diffuser in rotation. Conversely, the moving ring of the pump, when moved by the centrifugal force acting on the lugs, deforms the blades as set out above and shown in FIG. The blades are "arranged" in the same way as in the embodiment described above. When using such blades, the frictional losses on the cylindrical parts which were used to fasten the blades to the axles are eliminated without reducing the overall liquid passage cross-section, and consequently better guidance, better direction of the liquid strands and better efficiency can be achieved.

Claims

Patent claims:

1. Fluid flow transmission with pump, turbine and between pump inlet and turbine outlet arranged stator, wherein the blades for the purpose automatic change of the entry and exit angles to adapt to changing ones Load are formed from flexible lamellae along their entire length, characterized in that the and the exit angle of the stator and pump blades (54, 6) are changed in that, on the one hand, one stator blade end (56) in a manner known per se in a ring (57) held under spring tension (58) by means of liquid pressure, on the other hand, the one end of the pump blade (56) in one with flyweights * ° 5 (60) against spring tension (62) controlled ring (59) can move in the tangential direction, while the other Blade ends (55) of the stator and pump blades are immovable, however are rotatably arranged around pins (55) in their wheel bodies (1, 10).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the movable Ring (59) of the pump (1) at its inlet and that (57) of the stator (10) is arranged at its output, so that the largest-angular adjustments to this Places.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the flexible Blades (6 or 54) of the pump (1)

or the stator (io) each from one flexible Stalhlblatt exist, its tubular bent and over a rounded part in the flat blade ends merging into the movable one Rings (59, 57) and the housing of the pump (1) and the stator (10) attached axles (56, 55) are rotatably arranged.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that each flexible Blade (70) at the ends two lateral ones that extend beyond the blade width Has extensions (71) which fit into corresponding recesses (72) in the housing and the movable ring (59 or 57) of the organ concerned (pump or Guide ring) engage.

1 sheet of drawings