DE767867C

DE767867C - Fluid change gear consisting of pumps, turbines and guide wheels for automatic torque increase when starting, especially for motor vehicles

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Publication number: DE767867C
Application number: DEF75401D
Authority: DE
Original assignee: HERMANN FOETTINGER DR ING
Current assignee: HERMANN FOETTINGER DR ING
Priority date: 1933-04-07
Filing date: 1933-04-07
Publication date: 1954-04-22

Description

Aus Pumpen-, Turbinen- und Leiträdern bestehendes Flüssigkeitswechselgetriebe für selbsttätige Momentsteigerung beim Anfahren, insbesondere für Kraftfahrzeuge Bei den bekannten Turbotransformatoren, bestehend aus Pumpen-, Turbinen- und Leiträdern, kann sich die Sekundär- oder die Turbinendrehzahl yz je nach dem zu überwindenden Widerstand in weiten Grenzen ändern, wie in Abb. r der Zeichnung veranschaulicht ist.Fluid change gear consisting of pump, turbine and guide wheels for automatic torque increase when starting, especially for motor vehicles With the known turbo transformers, consisting of pump, turbine and guide wheels, the secondary or the turbine speed yz can vary depending on the one to be overcome Change resistance within wide limits, as illustrated in Fig. R of the drawing is.

Hält man die Pumpendrehzahl konstant, so wird bei einem gewissen Turbinendrehmomentll,T", dem sogenannten Normalmoment, bei normaler Drehzahl der günstigste Wirkungsgrad 17" erreicht. Verringert man die Turbinendrehzahl bis zum Anfahren oder Festbremsen (n=o), so steigt das Turbinendrehmoment M selbsttätig um einen Betrag, der von der Anzahl, den Radien und den Beschaufelungen der Turbinenräder und Leitapparate sowie von der Art der Pumpe abhängt (linke Äste der M-Kurven). Einer steigenden Turbinendrehzahl entspricht umgekehrt ein Abfall der Drehmomente gemäß den rechten Ästen der M-Kurven. Bei der sogenannten Leerlaufdrehzahl IU sinkt das Moment auf Null.If the pump speed is kept constant, the most favorable efficiency 17 "is achieved at a certain turbine torque, T", the so-called normal torque, at normal speed. If the turbine speed is reduced until starting or braking (n = o), the turbine torque M increases automatically by an amount that depends on the number, the radii and the blading of the turbine wheels and diffusers as well as the type of pump (left branches of the M curves). Conversely, a rising turbine speed corresponds to a decrease in the torques according to the right branches of the M curves. At the so-called idling speed IU , the torque drops to zero.

Hat das Getriebe, z. B. beim Kraftwagen, der Reihe nach verschiedene Zugkräfte, d. h. auch verschiedene Drehmomente M zu überwinden, so stellt sich die Turbinendrehzahl und damit die Fahrgeschwindigkeit vollkommen selbsttätig und stufenlos auf den erreichbaren Betrag ein. Man erhält also eine selbsttätige Momentsteigerung, ähnlich wie hei dem elektrischen Reihenschlußmotor.Does the transmission, e.g. B. in motor vehicles, in sequence different Tensile forces, d. H. also to overcome different torques M, so the Turbine speed and thus the driving speed is completely automatic and steplessly based on the achievable amount. So you get an automatic one Increase in torque, similar to that of the electric series motor.

Die ersten bekannten Turbinengetriebe waren für Schifte und nur auf -Maximalwirkungsgrad rin gebaut, da ein -Momentanstieg beim Anfahren dort unnötig und zwecklos war. So ergab sich eine ungefähr geradlinige Momentcharakteristik I (Abb. i), deren Anfahrmoment (n = a) ungefähr den doppelten Betrag des Normalmomentes @LI" und deren Leerlaufdrehzahl rrL ungefähr den doppelten Betrag der Normaldrehzahl der Turbine erreichte. Der zugehörige Wirkungsgrad verlief etwa nach der Parabel rj.The first known turbine gearboxes were for ships and only on -Maximum efficiency built in because a torque increase when starting up is unnecessary and was pointless. This resulted in an approximately straight torque characteristic I (Fig. I), whose starting torque (n = a) is approximately twice the amount of the normal torque @LI "and its idle speed rrL about twice the amount of normal speed the turbine reached. The associated efficiency ran roughly according to the parabola rj.

Später entstand bei den Anwendungen für Landfahrzeuge, Hebezeuge usw. der Wunsch, die Zugkraft beim Anfahren schon durch geeignete Rücksichtnahme bei der hydraulischen Gestaltung möglichst weitgehend zu steigern. Zur Beurteilung der bei irgendeinem verlustlosen Getriebe erreichbaren Idealdrehmomente 1I bzw. -zugkräfte ist in Abb. i die sogenannte ideale Zugkrafthyperbel gestrichelt eingetragen, welche die erwähnte Momentlinie I der Schiffsgetriebe bei Normaldrehzahl berührt. Diese Hyperbel würde die gleichfalls gestrichelte horizontale il-Linie konstanten Wirkungsgrades entsprechen. Beim Anfahren würde eine unendlich große Zugkraft erreicht werden, woraus zu schließen ist, daß jedes -technische Getriebe beim Anfahren den Wirkungsgrad rj = o haben muß.Later, when it came to applications for land vehicles, hoists, etc., the desire arose to increase the pulling force as much as possible by taking appropriate consideration of the hydraulic design. To assess the ideal torques 1I or tractive forces that can be achieved with any lossless transmission, the so-called ideal traction force hyperbola is shown in dashed lines in Fig. This hyperbola would correspond to the also dashed horizontal il line of constant efficiency. When starting up, an infinitely large pulling force would be achieved, from which it can be concluded that every technical transmission must have the efficiency rj = o when starting up.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, für Landfahrzeuge, Hebezeuge u. dgl. eine möglichst günstige, zwischen der Geraden I und der idealen Hyperbel liegende -Moment- oder Zugkraftlinie mit erheblich einfacheren Mitteln als bisher zu verwirklichen. Alsdann ergibt sich von selbst ein möglichst völliger, zwischen der parabolischen und der gestrichelten rj-Linie liegender Verlauf des Wirkungsgrades.The invention has as its object for land vehicles, lifting equipment and the like, the most favorable one between the straight line I and the ideal hyperbola lying torque or tensile force line with considerably simpler means than before to realize. Then a complete as possible, between the parabolic and the dashed rj line lying course of the efficiency.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sind bereits die verschiedensten Vorschläge gemacht worden.There are already a wide variety of options for solving the stated problem Suggestions have been made.

Die Urausführung des Getriebes mit zwei Turbinenstufen erreichte. wie schon erwähnt wurde, den geradlinigen -Momentverlauf I. In früheren Patenten ist unter anderem die Anwendung nur von außen nach innen beaufschlagter Turbinen (Francis-Typ) und die von drei bis fünf Turbinenstufen empfohlen, in späteren Patenten die Vereinigung von zwei oder drei vollen Turbinenkreisläufen gleichen Drehsinns.The first version of the gearbox with two turbine stages reached. as already mentioned, the straight-line torque curve I. In earlier patents is, among other things, the use of turbines that are only acted upon from the outside to the inside (Francis type) and those of three to five turbine stages recommended in later patents the union of two or three full turbine circuits with the same direction of rotation.

Das Rieseler-Getriebe hat im hydraulischen Gang mit zweistufiger Turbine und abwechselnd festbrenisbarem oder frei laufendem i Leitapparat nur die unter der geraden Linie ' liegende, nach unten gekrümmte Moment Linie III erreicht.The Rieseler gearbox has a hydraulic gear with a two-stage turbine and alternately fixable or free-running guide apparatus only the one below the straight line 'lying, downwardly curved moment line III reached.

Ljtingströin hat für die Erzielung eine nach oben gekrümmten Momentlinie 1I di( I Anwendung unendlich vieler Turbinenstufen mindestens jedoch die von drei Stufen be radialer Beschaufelung (davon zwei Francis. Turbinen), sowie die Anwendung besonder< steiler Austrittswinkel vorgeschlagen. Be diesem Getriebe ist dafür gesorgt, daß eine volleEiitziehungderTangentialkomponentenc, der absoluten Strömungsgeschwindigkeit vor @, dem Rücktritt des Wassers in die Pumpe erfolgt (sogenannter senkrechter Eintritt). Schließlich wird bei einem weiteren Flüssig-, keitsgetriebe die Anwendung einer Leitvorrichtung für nötig erachtet, welche aus einem festen und fünf beweglichen Leit-E schaufelkränzen besteht, die entweder einzeln frei umlaufen können oder deren Schaufeln frei drehbar sind. Die Turbine ist dabei nach I F r a n c i s mit großem Eintritts- und kleinem Austrittsradius durchgebildet.Ljtingström has an upwardly curved moment line to achieve this 1I di (I application of an infinite number of turbine stages, but at least three Steps in radial blading (including two Francis turbines), as well as the application special <steep exit angle suggested. This gearbox is for it ensured that the tangential components c, the absolute flow velocity before @, the withdrawal of the water into the pump takes place (so-called vertical entry). Finally, in another liquid transmission, the application of a Guiding device deemed necessary, consisting of one fixed and five movable ones Leit-E consists of blade rings that can either rotate freely individually or their Blades are freely rotatable. The turbine is according to I F r a n c i s with a large Entrance and small exit radius formed through.

` -Nach dem bisherigen Stand der Technik konnte sonach eine zwischen der Geraden I und der Idealhyperbel liegende Zugkraftsteigerung i nur mit ungewöhnlich verwickelten Bauarten erzielt werden.According to the current state of the art, a between of the straight line I and the ideal hyperbola lying traction increase i only with unusual intricate designs can be achieved.

Demgegenüber ist nun durch theoretische l Berechnungen und dann durch -Versuche festgestellt, daß ähnliche Zugkraftsteigerungen, wie bei Linie II der Abb. i, die bisher erst mit drei Turbinenstufen (sechs Rädern) oder mit einem festen Leitkranz und fünf drehbaren Leitkränzen (sechs Rädern) erreicht wurden, schon mit einer einzigen Turbinenstufe in einem Kreislauf aus drei festen Rädern erzielt werden können, also mit einem Bruchteil der bisher nötigen -Mittel.On the other hand, through theoretical calculations and then through -Experiments found that similar increases in tensile force as in line II of the Fig. I, so far only with three turbine stages (six wheels) or with one fixed Guide ring and five rotating guide rings (six wheels) were already achieved with a single turbine stage can be achieved in a circuit of three fixed wheels can, i.e. with a fraction of the previously necessary funds.

Diese nach dem bisherigen Stand der Technik völlig unerwartete, ja den Anschauungen anderer Fachleute völlig entgegengerichtete Wirkung wird nun erfindungsgemäß hauptsächlich durch die Kombination von drei bestimmten Merkmalen erreicht: a) die Anordnung einer einzigen Turbinenstufe, deren Eintrittsradius kleiner als der Austrittsradius ist (also keine Francis-Turbine) im Kreislauf; b) die Umfangsgeschwindigkeit rc am Austritt der Turbine muß von der Größenordnung der dortigen relativen Austrittsgeschwindigkeit ze sein, wobei sieh Austrittswinkel kleiner als 35' ergehen (Abb. 2). c) die Schaufeln der Turbine müssen am Eintritt stark verdickt sein.This, according to the previous state of the art, was completely unexpected, yes The effect of the invention, which is completely contrary to the views of other experts, is now achieved mainly achieved by the combination of three specific characteristics: a) the Arrangement of a single turbine stage, the inlet radius of which is smaller than the outlet radius is (so no Francis turbine) in the circuit; b) the peripheral speed rc at the exit of the turbine must be of the order of magnitude of the relative exit velocity there ze, where the exit angle is smaller than 35 '(Fig. 2). c) the blades the turbine must be heavily thickened at the inlet.

Jedes dieser -Merkmale ist für sich bekannt, aber in anderen Kombinationen, und demzufolge mit minderwertiger 1Monientsteigerung, während erst die Gesamtheit derselben den hier enthüllten überraschenden Fortschritt ergibt. Die bisher übliche Hinzufügung von Zentripetalturbinen des Francis-Typs (Eintrittsradius größer als Austrittsradius) zu der hier mit stark veränderlicher Förderhöhe (und Wassermenge) arbeitenden Pumpe verschlechtert z. B. merklich die Momentsteigerung etwaiger Turbinen nach Merkmal a) oder b) und c).Each of these characteristics is known on its own, but in other combinations, and consequently with an inferior 1Monient increase, while only the whole the same results in the surprising progress disclosed here. the Previously common addition of Francis-type centripetal turbines (inlet radius larger than the exit radius) to the head (and Amount of water) working pump worsens z. B. noticeably the increase in torque any turbines according to feature a) or b) and c).

Die vielfach dargestellten und noch neuerdings besonders empfohlenen steilen Schaufelwinkel lassen die hier beabsichtigte Wirkung, insbesondere bei Kraftwagen, ebensowenig erreichen wie die Verwendung dünner Blechschaufeln oder ungenügend verdickter Schaufeln.The ones that have been presented many times and have recently been particularly recommended steep blade angles have the intended effect, especially in motor vehicles, just as little as the use of thin sheet metal blades or insufficiently thickened ones Shovels.

Die sowohl schon bei Wasserturbinen als auch bei Flüssigkeitsgetrieben für Kraftfahrzeuge an sich bekannten stark verdickten Schaufelköpfe dienen hier noch zu dem besonderen Zweck, um das hochgesteigerte, bei den älteren Bauarten auf zwei oder drei Turbinenkränze verteilte Drehmoment (insbesondere beim Anfahren) in hydraulisch und vom Festigkeitsstandpunkt günstiger Weise durch einen einzigen Turbinenkranz genügend betriebssicher zu schaffen.The same applies to both water turbines and fluid drives strongly thickened blade heads known per se for motor vehicles are used here still for the special purpose of the upgraded, with the older types on two or three turbine rings distributed torque (especially when starting up) hydraulically and from a strength point of view favorable by a single one To create turbine ring sufficiently reliable.

Die Erfindung beruht noch auf der folgenden wichtigen Erkenntnis: Man hat gelegentlich schon bei den alten Fourneyron-Turbinen (Austrittsradius größer als Eintrittsradius) beobachtet, dgß die Momentcharakteristik gegen den Festbremspunkt hin etwas nach oben gekrümmt ausfiel. Diese in Flüsse eingebauten Turbinen arbeiten aber unter anderen hydraulischen Bedingungen als die vorliegenden Wechselgetriebe (Momentwandler). Bei einer Drehzahlverstellung zwischen Normal und Null bleibt nämlich das Gefälle des Flusses konstant. Bei dem in sich geschlossenen Turbogetriebe dagegen ändert sich nicht nur das Gefälle für die Turbine erheblich, sondern auch die Wassermenge, weil nämlich in dem kurzgeschlossenen Kreislauf sofort eine Rückwirkung auf die Pumpe eintritt, die keine konstante Förderhöhe, sondern eine mit der Wassermenge sehr stark veränderliche (vgl. Q-H-Charakteristik) Förderhöhe liefert. Die Wassermenge stellt sich aber so ein, daß die Gesamtwiderstände in Pumpe, Turbine und Leitvorrichtung (Reibungen, Stöße und nützlich heruntergearbeitete Gefälle) bestritten werden.The invention is also based on the following important finding: Occasionally, the old Fourneyron turbines (exit radius larger as entry radius), i.e. the torque characteristic against the stall point turned out to be slightly curved upwards. These turbines built into rivers work but under different hydraulic conditions than the present change gears (Moment converter). When the speed is adjusted between normal and zero, that remains the slope of the river constant. In contrast, with the self-contained turbo transmission not only does the gradient for the turbine change significantly, but also the amount of water, because in the short-circuited circuit there is an immediate effect on the Pump enters that does not have a constant head, but one with the amount of water very strongly variable (see Q-H characteristic) delivery head delivers. The amount of water but adjusts itself in such a way that the total resistances in the pump, turbine and control device (Frictions, bumps and useful gradients worked down) are contested.

Die Erkenntnis, daß die besondere Anwendung kleinerer Eintritts-, größerer oder mindestens gleicher Turbinenaustrittsradien unter den eigenartig verschlungenen Strömungsbedingungen der vorliegenden Wechselgetriebe überraschend hohe Momentsteigerungen entscheidend mitbedingt, stellt einen wesentlichen Fortschritt der Getriebetechnik dar, insbesondere weil dadurch mit Vorurteil aufgeräumt wird, daß die an sich für den Scheitelwirkungsgrad günstige Francis-Turbine, mit größerem Eintritts-, kleinerem Austrittsradius, auch für die selbsttätige Zugkraftsteigerung beim Anfahren überlegen sei.The realization that the special application of smaller entry, larger or at least the same turbine outlet radii among the peculiarly tortuous ones Flow conditions of the present change gears surprisingly high torque increases Crucially, it represents a significant advance in transmission technology especially because it dispels prejudice that the in itself for the apex efficiency favorable Francis turbine, with larger inlet, smaller one Exit radius, also superior for the automatic increase in tractive force when starting up may be.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der oder die Leitapparate in Gebiete möglichst großer Radien gelegt und der verbleibende Rücklaufkanal zur Pumpe als schaufelloser Raum mit Innenkern ausgeführt wird. Der Leitapparat hat dem Wasser einen bestimmten Drall cu . r (Umfangskomponente mal Radius) zu erteilen. Wird insbesondere die Austrittskante des Leitapparates auf großes r gelegt, so kann c" und damit die ganze Strömungsgeschwindigkeit c und der dem c2 proportionale Reibungsverlust erheblich verringert werden, da die glatten Seitenwände des folgenden schaufellosen Raumes poliert werden können und -daher geringste Reibungsverluste für das nach innen anwachsende c" bedingen.Another feature of the invention is that the guide device or devices are placed in areas of the largest possible radii and the remaining return channel to the pump is designed as a vane-free space with an inner core. The diffuser has a certain twist cu to the water . r (circumference component times the radius). If, in particular, the outlet edge of the diffuser is placed on a large r , then c "and thus the entire flow velocity c and the friction loss proportional to c2 can be considerably reduced, since the smooth side walls of the following vane-less space can be polished and therefore the lowest possible friction losses for the after increasing c "inside.

Abb. a der Zeichnung stellt das eine der üblichen Turbinendreiecke dar, in welchem die Umfangsgeschwindigkeit u und die Strömungsgeschwindigkeit (hier Relativgeschwindigkeit am Kanalaustritt) erfindungsgemäß von ungefähr gleicher Größenordnung sind. Bei Festbremsung erhöht sich w beträchtlich. Als Schaufelwinkel ß2 ergeben sich dann Winkel von kleiner als 3ä°, während bei größeren Winkeln sich ungünstige Verhältnisse u : w (nämlich zu kleine u im -Vergleich zu w) ergeben würden. Die Schaufel kann beispielsweise die dargestellte abgerundete, bei Dampfturbinen, Propellern, Pumpen und Wasserturbinen an sich bekannte Form besitzen, sie kann aber auch in geeigneter Weise zugespitzt sein, jedenfalls aber muß sie stark verdickte Eintrittsenden besitzen.Fig. A of the drawing represents one of the usual turbine triangles in which the circumferential speed u and the flow speed (here Relative speed at the channel outlet) according to the invention of approximately the same order of magnitude are. When braking is hard, w increases considerably. Result as blade angle ß2 then angles of less than 3ä °, while at larger angles are unfavorable Ratios u: w (namely too small u compared to w) would result. the Blade can, for example, be the rounded one shown, in the case of steam turbines, propellers, Pumps and water turbines have a known form, but they can also be in suitably pointed, but in any case it must be strongly thickened entry ends own.

Abb.3 der Zeichnung zeigt ein Flüssigkeitsgetriebe, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Auf der Primärwelle i sitzt das Pumpenradz, welches das Wasser unmittelbar in das gleichachsige Turbinenrad 3 ausgießt, das durch die Scheibe 8 mit der Sekundärwelle 9 gekuppelt ist. Darauf strömt das Wasser durch den auf größtem Radius angeordneten Leitkranz q. des feststehenden Gehäuses 7 und dann zurück zur Pumpe durch den schaufellosen Raum 6. Mit dieser einfachen Anordnung sind besonders gute Momentcharakteristiken ähnlich Linie II in Abb. i erzielt worden.Fig.3 of the drawing shows a fluid transmission, which according to the Invention is formed. The pump wheel is seated on the primary shaft i Pouring water directly into the coaxial turbine wheel 3 passing through the disc 8 is coupled to the secondary shaft 9. The water then flows through the the largest radius arranged guide ring q. of the fixed housing 7 and then back to the pump through the vane-less space 6. With this simple arrangement are special good torque characteristics similar to line II in Fig. i have been achieved.

In besonderen Fällen, z. B. zwecks Erzielung zylindrischer Schaufelkanäle oder zwecks Anordnung axial verschiebbarer Leitkanäle, können dieselben statt an der Stelle q. auch an der Stelle q.' angeordnet sein.In special cases, e.g. B. to achieve cylindrical vane channels or for the purpose of arranging axially displaceable guide channels, the same can be used instead of the place q. also at the point q. ' be arranged.

Zur weiteren Steigerung der Anfahrzugkräfte und zugleich der Wirkungsgrade können die Leitapparate auch doppelt oder mehrfach ausgeführt und für sich in dem gleichen. sonst urgeänderten Kreislauf je nach der gewünschten Gangart axial eingeschoben werden. Von früheren Vorschlägen unterscheidet sich diese Nahnahme dadurch, daß früher mit dem Verschieben des Leitapparates (bei gleichem Drelisinn) zugleich ein Übergang auf einen neuen, vorher untätig ge-,vesenen Z@@.-eig de: Irreislaufes verbunden war, während jetzt derselbe urverzweigte Kreislauf in Benutzung bleibt.To further increase the starting tractive effort and at the same time the efficiency can the diffusers are also carried out twice or more than once and in the same place. otherwise originally changed circuit depending on the desired gait inserted axially will. This assumption differs from previous proposals in that earlier at the same time as moving the guide apparatus (with the same direction of drift) Transition to a new, previously inactive, vesenen Z @@ .- eig de: Irreislaufes connected was, while now the same primordial circuit remains in use.

Diese Maßnahme kann nun ertindungsgemäß noch weiter dahin verbessert werden, daß nicht mir ein neuer Leitapparat. sondern zugleich ein neues Turbinenrad in geeigneter Weise. z. B. gleichfalls durch Axialverschiebung, eingeschaltet wird. Es entspricht dann jedem einzelnen Leitapparat ein der betreffenden Gangart angepaßtes Turbinenrad.According to the invention, this measure can now be improved even further that not me a new distributor. but at the same time a new turbine wheel in an appropriate manner. z. B. is also switched on by axial displacement. Each individual guide apparatus then corresponds to one which is adapted to the pace in question Turbine wheel.

In manchen Fällen entsteht dabei jedoch der Nachteil. daß der mechanische Zusammenhang zwischen Gehäuse und Kern des Kreislaufes oder anderen entsprechenden Teilen verloren wird, so daß besondere Stützschaufeln, welche den Drall im wesentlichen unverändert lassen. angewendet werden müssen, um diesen Zusammenhang wieder herzustellen.In some cases, however, there is a disadvantage. that the mechanical Relationship between housing and core of the circuit or other appropriate Parts is lost, so that special support blades, which the swirl essentially leave unchanged. must be applied in order to restore this connection.

Dieser an sich nicht erhebliche Nachteil kann null durch eine weitere Erfindungsmaßnahme überwunden werden, indem nämlich die betreifenden Leitschaufeln. des Leitapparates und die oder die Laufschaufeln der Turbine in einen Einlauf- und einen Auslaufteil zerlegt werden. von denen der letztere ständig benutzt wird und gleichzeitig zur Verbindung voll Außenwand und Innenkern des Kreislaufen dient, während der Einlaufteil so gestaltet wird, daß er den nur für -höhere und mittlere Geschwindigkeiten geeigneten Auslaufteil zu einer Art Hakenschaufel ergänzt. welche wiederum für kleinere Geschwindigkeiten und insbesondere für die Erzeugung höchster Anfahrztigkräfte bestgeeignet ist. Hierdurch werden gewissermaßen die nach früheren Vorschlägen zwei- oder mehrfach verzweigten Kreisläufe für Wechselgetriebe in einen einzigen Kreislauf zusammengelegt und dadurch eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung erzielt, zumal sich gezeigt hat. daß die in jedem Fall gemeinsame Pumpe schon in sich hydraulisch für beide Gangarten günstige Eigenschaften verkörpern kann.This disadvantage, which is not significant in itself, can be nullified by another Inventive measure to be overcome, namely the relevant guide vanes. of the diffuser and the blade or blades of the turbine in an inlet and a discontinued part can be dismantled. of which the latter is constantly used and at the same time serves to connect the full outer wall and inner core of the circuit, while the inlet part is designed so that it is only for high and medium-sized Speeds suitable outlet part supplemented to a kind of hooked shovel. Which again for lower speeds and especially for the generation of the highest Start-up staff is best suited. As a result, those after earlier Proposals two or more branched circuits for change gears in one merged single cycle and thereby a substantial simplification and Improvement achieved, especially since it has been shown. that the common pump in each case already embody hydraulically favorable properties for both gaits in themselves can.

Abb. d. stellt derartige aus einem Einlaufteil 30 und einem Auslaufteil 3z bestehende Sonderschaufelli dar, welche sowohl für die Veränderung der Leitapparate als auch für eile der Turbinenläufer verwendet werden können. 3l hat z. B. die besondere Form der L`berdruckschaufeln entsprechend höherer und mittlerer Geschwindigkeit der Turbine, während die Vereinigung voll 30 und 31 eine günstige Gleichdruckturbinenschaufelung ergibt.Fig. D. represents such special blades consisting of an inlet part 30 and an outlet part 3z, which can be used both for changing the guide devices and for parts of the turbine rotors. 3l has z. B. the special shape of the overpressure blades corresponding to the higher and medium speed of the turbine, while the combination of full 30 and 31 results in a favorable constant pressure turbine blade.

In weiterer Ausbildung dieser Anordnung können all Stelle der Einlaufschaufeln 30 oder zusätzlich zu diesen Vorschaufeln 37 vorgesehen werden, die beispielsweise durch Schlitze der Radwandungen axial in den Kreislauf eingeschoben «-erden. Diese Vorschaufeh 37 greifen dann hinter die verdickten Tröpfe der ständig wirksamen Hauptschaufeln 31 und bilden mit diesen all sich bekannte spaltflügelartige Hilfskanäle.In a further development of this arrangement, all of the inlet blades can be used 30 or in addition to these front blades 37 are provided, for example inserted axially into the circuit through slots in the wheel walls. These Previews 37 then reach behind the thickened droplets of the main blades that are constantly in operation 31 and form with these all known slotted wing-like auxiliary channels.

31s «-eitaus bestes Mittel zur Herstellung einer solchen L niversalschaufelung eignet sich hierbei wiederum das Mittel der Axialverschiebung des Ergänzungskranzes 30.31s «- the best way to manufacture such a universal blade the means of axial displacement of the supplementary rim is again suitable here 30th

Eine solche Einrichtung ist in 3bb. 5 dargestellt. 31 bezeichnet den dauernd benutzten Kranz des Leitapparates, während 3o der Ergänzungsring ist. der in die mit der festen Leitvorrichtung verbundene Kammer 32 verschoben werden kann. Die Bewegung erfolgt z. D. in bekannter Weise mit Hilfe des livdraulischen Druckes im Getriebe selbst. Der Ergänzungskranz 30 liegt selbstverständlich im Strömungssinn vor dem dauernd benutzten Auslaufkranz 31. also hier z. B. auf größerem Radius als 31. > In entsprechender Weise kann zur Erzeugung der höchsten Anfahrzugkräfte und Wirkungsgrade auch ein Turbinenauslaufkrallz 3l' mit dem Gehäuse 3 und dem Kern 33 fest verbunden sein, während der Zusatzkranz 30' in die Kammer 3.1 des Sekundärläufers bei mittleren und 'höheren Fahrtstufen verschwinden kann. Die Verstellung kann hierbei wiederum selbsttätig erfolgen. Die Aufnahmekammern 32 und 34 können je nach Wunsch im Innern des Kerns oder auf der Außenseite des Gehäuses liegen.Such a facility is shown in Fig. 3bb. 5 shown. 31 denotes the permanently used ring of the diffuser, while 3o is the supplementary ring. which can be moved into the chamber 32 connected to the fixed guide device. The movement takes place z. D. in a known manner with the help of the livdraulic pressure in the gearbox itself. B. on a larger radius than 31 and 'can disappear at higher speed levels. The adjustment can again take place automatically. The receiving chambers 32 and 34 can be located inside the core or on the outside of the housing, as desired.

In Abli. ; ist ferner noch die als Reibungs-oder Zahnkupplung ausgebildete Feststellvorricht1111933 angedeutet. mittelsderderPrimärteil i und der Sekundärteil 9 fest miteinander verbunden werden können. Die Abbildung zeigt schließlich, daß auch bei geteilten Leitradkränzen 30. 31 außer der Axialbewegung des Ergänzungskranzes 30 noch ein Freilaufenlassen beider Leitkränze zusammen 111 einfachster Weise möglich ist. sobald gewünscht wird, dala der genannte Leitapparat beim L'bergang von Wandler- auf Kupplungsbetrieb im Sinne der Dralländerung unwirksam gemacht werden soll.In Abli. ; the locking device 1111933 designed as a friction or tooth clutch is also indicated. by means of which the primary part i and the secondary part 9 can be firmly connected to one another. The figure finally shows that even at 30, divided Leitradkränzen 31 except for the axial movement of the complementary ring 30 still freewheeling allowing the both Leitkränze together einfachster 111 is possible. as soon as it is desired that the said diffuser is to be made ineffective during the transition from converter to clutch operation in terms of the swirl change.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können die nur bei kleinereil Turbinendrehzahlen in Tätigkeit gesetzten Vorschaufeln auch all einer von den Hauptschaufeln vollkommen getrennten Stelle liegen. S0 kiillllte z. B. in Abb. 3 der Turbinenkranz 3 beweglich eingerichtet werden und als Vorschaufel Verwendung finden, während bei sinngemäßer Verlängerung des Turbinenrades an Stelle des Leitkranzes q. am äußeren Scheitel ein weiterer Turbinenkranz als Hauptschaufel ständig benutzt wird. In ähnlicher Weise kann auch der Vorkranz eines Leitapparates von seinem Hauptkranz räumlich erheblich getrennt sein. Diese Trennung kann auch hydraulische Vorteile bieten, um ungeordnete Strömungen, wie sie bei Stoßgang vielfach auftreten, möglichst frühzeitig stromauf oder stromab zu ordnen und dadurch Zugkraft und Wirkungsgrad zu steigern. Auch läßt sich vielfach eine erheblich bessere Raumausnutzung des Kreislaufes erzielen und die Reynoldssche Kennziffer der Schaufelkanäle erheblich vermehren, was auf die Reibungsv erluste günstig wirkt.According to a further proposal of the invention, the can only with minor Turbine speeds put into action also all one of the main blades completely separate place. S0 killed z. B. in Fig. 3, the turbine ring 3 can be set up to be movable and can be used as a pre-blade find, while with a corresponding extension of the turbine wheel in place of the guide ring q. at the outer apex a further turbine ring is constantly used as the main blade will. In a similar way, the front rim of a diffuser can also be removed from its main rim be spatially significantly separated. This separation can also have hydraulic advantages offer to avoid disordered currents, as they often occur in shock waves, if possible to arrange upstream or downstream at an early stage and thereby pulling power and efficiency to increase. In many cases, a considerably better space utilization of the circuit can also be achieved and increase the Reynolds index of the blade channels considerably, which has a positive effect on the friction losses.

In besonderen Fällen können die Vorschaufeh gegebenenfalls mit doppelter oder dreifacher Schaufelzahl des Hauptkranzes ausgeführt sein, um die Stoßverluste bei besonders langsamer Gangart, d. h. bei kleinem n,, weitgehend zu verringern und dadurch die Anfahrzugkräfte besonders stark zu steigern.In special cases, the preview can be doubled if necessary or three times the number of blades of the main ring to reduce shock losses at a particularly slow pace, d. H. with a small n ,, largely to be reduced and thereby to increase the starting tractive effort particularly strongly.

Zwecks weiterer Verbesserung der Momentsteigerung wird gemäß der Erfindung amEintritt der. Pumpe ein Vordrall c" - r1 von 25 bis 5o °/o des Austrittsdralls c,2 - r2 durch geeignete Gestaltung der Schaufelung des vorhergehenden Rades (Leitkranzes oder Turbinenkranzes) hergestellt. DieseMaßnahme hat sich als besonders günstig erwiesen, um eine möglichst einfache Schaufelung für die Pumpe zu erzielen. Ja man kann sogar so weit gehen, daß der relative Eintrittsdrall w,1 # r1 zu Null wird, so daß auch wul (Umfangskomponente der relativen Eintrittsgeschwindigkeit) zu Null wird, d. h. die Pumpenschaufel unter ungefähr rechtem Winkel gegen den Umfang des Pumpenrades steht (Abb. 6, rechter Winkel R). Da nun' nach den hydrodynamischen Gesetzen in einem richtig konstruierten Transformatorkreislauf im schaufelfreien Raume vor der Pumpe überall derselbe Drall c"1 - y1 herrschen muß, unabhängig von der Radialkomponente c,. der Strömungsgeschwindigkeit c, so ergibt sich die grundlegend wichtige Tatsache, daß man bei Innehaltung der genannten Vorschrift zylindrische Schaufeln für die Pumpe verwenden kann, ohne befürchten zu müssen, däß erhebliche Stoßverluste infolge der sehr ungleichartigen Meridiangeschwindigkeiten c., bestehend aus c, und c., erzeugt werden.In order to further improve the torque increase, according to the invention, at the entrance of the. Pump a pre-swirl c " - r1 of 25 to 50% of the outlet swirl c, 2-r2 by suitable design of the blades of the preceding wheel (guide ring or turbine ring) One can even go so far that the relative inlet swirl w, 1 # r1 becomes zero, so that wul (circumferential component of the relative inlet velocity) also becomes zero, ie the pump blade at an approximately right angle to the circumference (Fig. 6, right angle R). Since now, according to the hydrodynamic laws in a properly constructed transformer circuit in the blade-free space in front of the pump, the same swirl c "1 - y1 must prevail everywhere, regardless of the radial component c ,. the flow velocity c, the fundamentally important fact arises that, if the above-mentioned regulation is observed, cylindrical blades can be used for the pump without having to fear that considerable shock losses as a result of the very dissimilar meridian velocities c., consisting of c, and c. , be generated.

Die genannte Maßnahme zeigt also einen Weg, eine genau richtige Potentialströmung in den scharf gekrümmten Kreisläufen schon mit Hilfe -zylindrischer Schaufeln herstellen zu können. Dies bedeutet einen wichtigen Fortschritt in bezug auf Verbilligung derartiger Getriebe, weil zylindrische Schaufeln nicht nur im Guß oder in der sonstigen Herstellung billiger sind, sondern vor allem auch viel leichter zu bearbeiten und zu polieren sind.The measure mentioned shows a way, an exactly correct potential flow in the sharply curved circuits with the help of cylindrical blades to be able to. This represents an important step forward in terms of making them cheaper Gear, because cylindrical blades are not only used in casting or other manufacturing are cheaper, but above all are much easier to machine and polish are.

Selbstverständlich braucht die genannte Vorschrift relativ senkrechten Eintritts nicht mathematisch streng durchgeführt zu werden, es genügt schon, wenn durch hinreichend großen Vordrall ein entsprechend steiler Eintrittswinkel erzielt wird.Of course, the rule mentioned needs to be relatively vertical Not to be carried out in a mathematically strict manner at the start, it is enough if a correspondingly steep entry angle is achieved by a sufficiently large pre-twist will.

Ein weiterer Vorteil der genannten Maßnahme besteht darin, daß die sonst meistens bei den Pumpen unumgängliche Verzögerung der relativen Eintrittsgeschwindigkeit w1 auf einen wesentlich kleineren Betrag w2 < w1 vermindert, ja in die wesentlich günstigere Relativbeschleunigung w2 > ze@l verwandelt werden kann. Verzögerung in Turbinenkanälen ist bekanntlich in jedem Falle ungünstig, in besonderem Maße jedoch Relativverzögerung in Pumpen- oder Turbinenlaufrädern. Bemerkenswert ist dabei, daß der einzige Konstrukteur, der bisher mit lauter festen, d. h. nicht irgendwie regelbaren Turbinenschaufelungen, die stark nach oben gekrümmte Momentlinie 1I der Abb. z erzielt hat, empfiehlt, vor der Pumpe keinen Vordrall zuzulassen, sondern die Umfangskomponente der Strömung durch die vorhergehenden Laufräder möglichst vollständig bis auf Null zu entziehen, damit nämlich der angebliche Austrittsverlust aus der letzten Turbine, der in Wahrheit beim Transformator überhaupt nicht besteht, möglichst gering werde. Die Erfindung stellt daher auch diesen grundlegenden Irrtum durch eine neue Vorschrift richtig.Another advantage of the measure mentioned is that the delay in the relative entry speed w1, which is usually unavoidable in the case of pumps, is reduced to a much smaller amount w2 <w1, and can even be converted into the much more favorable relative acceleration w2 > ze @ l. It is known that deceleration in turbine ducts is unfavorable in any case, but relative deceleration in pump or turbine impellers is particularly important. It is noteworthy that the only designer who has so far achieved the strongly upwardly curved moment line 1I in Fig. Z with nothing but fixed, i.e. not somehow controllable turbine blades, recommends not to allow a pre-swirl in front of the pump, but rather the circumferential component of the flow through it to remove the previous impellers as completely as possible down to zero, so that the alleged leakage loss from the last turbine, which in truth does not exist at all in the transformer, is as low as possible. The invention therefore also corrects this fundamental error by means of a new provision.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Consisting of pumps, turbines and idlers Fluid change gear for automatic torque increase when starting, in particular for motor vehicles, characterized in that only one, from the inside to externally pressurized turbine stage (3) is used, whose strongly thickened at the inlet, possibly rounded blades at the outlet at such flat angles (ß2) are placed against the circumference that the relative exit velocity (w2) and the circumferential speed (u2) there in the order of magnitude for the turbine speed agree at which for the given pump speed the efficiency peak is reached.

2. Fluid change transmission according to claim r, characterized in that that the diffusers (q.) in the area of the smallest possible circumferential components (c,) the Absolute speed (e). d.li. on the largest possible radius, are arranged and that between the trailing edge of the last paddle wheel and the leading edge of the pump is a vane-less channel (6) with the greatest possible radial extension located. which is formed on all sides by smooth walls.

3. Fluid change gearbox according to claims i and 2, characterized. that the guiding devices off two wreaths (30. 3 i) exist, one of which is constantly active guide vanes (3 i) carries. while the other only used the turbine at low speed Voraufeh (30) contains which at higher speeds by axial displacement removed from the circuit.

Fluid change transmission according to claims i and 2, characterized in that the turbines consist of two rings (30 ', 3i'). one of which carries continuously active rotor blades (3i '), while the other contains pre-blades (30) which are only used at slow speeds of the turbine and which are removed from the circuit at higher speeds by axial displacement.

5. Fluid change transmission according to claims 3 and 4, characterized in that that the devices according to claims 3 and 4 together in the same circle are built in.

6. Fluid change transmission according to claims 3 and 5, characterized in that the constantly active guide vanes (3i) and the pre-vanes (30) either individually or together can either rotate freely or be braked. . Fluid change transmission according to the 7 claims 3 to 6, characterized in that the pre-blades in the form of split blades (37) optionally reach through slots behind the thickened heads of the constantly active main blades (V) and form split-wing-like auxiliary channels after their axial insertion. Fluid change transmission according to claims 3 to; , characterized in that the main and pre- blades (3i. 31 ' and 30, 30', 37) are spatially separated from one another. G. Fluid change gear according to claims 3 to 8, characterized in that the number of gate blades (30, 30 ', 37) is a multiple of the main blades (3 i, 31 "). I o. Fluid change gear according to claims i to g. Characterized that the inlet swirl (c ", # r,) in front of the pump is dimensioned in such a way that the circumferential component (c111) is equal to the circumferential speed (rri) of the pump blades, for the purpose of achieving approximately radial inlet ends for the pump blades and thus simple cylindrical shapes to obtain. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German Patent Specifications 1r. 221 422, 425 151, -1-13 100, 457 882, 469 oo5. -1-7-1. 00-1. 51 1,494, 557 774, 558 445; French patents no. 585,734,643,825; British patents 1r. 2o6 igi. 28 0 889, 439 628, 6861 of the year igo9; Swedish patent no. 69 20: 1; USA patents 1 r. 975 795, 1 024 9 82, 1 298 990, 1 551 055, i () o0 1i8; "Der 1lotorwagen" magazine. 192 '. P. 142; Stodola, "Steam and Gas Turbines". 1924. 6642, fig. 777.